引言

在国产芯片自主研发的浪潮中,上海复旦微电子凭借其高性能FPGA产品线,已成为国产可编程逻辑器件领域的重要引领者之一。目前,复旦微的FPGA SoC产品主要涵盖三大系列:7系列(青龙)、9系列(朱雀) 和 YH-白虎(BH45)。

  • 7系列(青龙) 产品线最为丰富,代表型号包括 FMQL10S400FMQL20S400FMQL20S484FMQL45T900 以及 FMQL100TAI900 等。

  • 9系列(朱雀) 主要包括 JFMZQ2EG 和 JFMZQ28DR 等型号。

  • YH-白虎(BH45) 系列则以 JFMBH45T900RH 等为代表。

本系列介绍以7系列(青龙)FMQL20S400为例,兼容Xilinx的Zynq -XC7Z020clg400,采用四核ARM Cortex-A7@1GHz(PS端)+85K可编程逻辑资源(PL端)架构。在异构计算架构设计上,复旦微与 Xilinx 的 Zynq 系列呈现差异化技术路线:Xilinx Zynq 采用双核 Cortex-A9 与 FPGA 的异构组合,而复旦微 PSOC 产品则搭载四核 Cortex-A7 处理器 + FPGA 架构。从硬件替代角度看,两者 FPGA 部分的架构与资源配置高度兼容,可实现平行替换;ARM 内核虽同属 Armv7 指令集架构,但性能表现各有侧重 —— 若将双核 A9 比作 "两匹快骡",四核 A7 则似 "四头耐力驴",均定位于中低端嵌入式处理场景。

追溯技术演进脉络,Zynq 系列诞生较早,其搭载的 A9 架构在当时属先进设计;而复旦微 FMQL 系列虽以多核设计后来居上,却因 A7 架构的能效特性,整体性能并未超越前者。值得关注的是,成都华威同类产品已采用四核 A53 架构(Armv8 指令集),在整数运算与多核调度能力上实现代际突破,其性能表现更值得行业期待。

关于复旦微未沿用 Xilinx 双核 A9 架构的技术选择,业界普遍认为或与知识产权体系相关。作为 Zynq 系列核心架构,双核 Cortex-A9 方案由 Xilinx 与 ARM 联合定制开发,其底层 IP 授权模式具有排他性。复旦微若采用同款架构,需单独向 ARM 公司申请处理器内核授权,而该类 IP 授权不仅涉及高额专利费用,更需通过复杂的技术合规性审核 —— 这一行业性门槛,成为国产芯片厂商架构选型时难以规避的关键制约因素。

由于 ARM 架构的差异化选择,复旦微与 Xilinx 在软件生态层面呈现显著差异。Xilinx 依托 Zynq 平台构建了高度集成的开发体系,通过定制化 Eclipse(SDK)与 Vivado 工具链的深度协同,形成从硬件设计到软件编程的闭环生态。开发者无需过多关注底层细节,如 BSP 文件自动生成、内存智能分配等复杂环节,均可由工具链自动完成,极大降低了开发门槛。

反观复旦微 FMQL 系列,由于未推出自研 IDE,转而采用 IAR 开发环境搭配自主研发的 Procise 工具。Procise 作为适配国产 FPGA 的轻量化设计套件,虽在功能上类似 Vivado 的精简版,但在开发流程与工具交互上与 Xilinx 体系截然不同。这要求开发者在掌握 IAR 软件编程的同时,还需熟悉 Procise 的硬件设计逻辑,在 BSP 配置、内存管理等环节投入更多精力,对开发人员的技术综合能力提出了更高要求。

一、硬件配置

1.硬件清单

(1)FMQL20S400板卡

(2)J-link ARM 仿真器及下载线

(3)Xilinx 下载器

二、软件配置

开发环境常用软件清单如下:

 Procise(山寨版Vivado)

 IAR_SDK

 Vivado 

 相关驱动:CP210x_Windows_Drivers、Procise_Drv Supplementary 等

1.Procise

Procise 是一款致力于完整FPGA开发流程的工具软件,该软件实现 FPGA 部分的设计和开发,管脚和时序的约束,编译和实现RTL网表到位流的设计流程。关于 Procise 工具的定位,可理解为适配复旦微 FPGA 的轻量化开发桥梁。作为对标 Vivado 的本土化工具,其核心功能聚焦于工程转换:通过导入 Vivado 设计文件,自动生成适配 FMQL 芯片的 BSP 文件,并无缝导出至 IAR 开发环境。这种 "转换中介" 的定位,使得 Procise 在开发流程中更像是连接 Xilinx 生态与复旦微硬件的适配器。

从技术兼容性来看,Vivado 生成的 bit 流文件已可直接烧录至 FMQL 芯片的 FPGA 部分,仅需针对少数功能进行三温适配补丁调整,这一细节充分印证了复旦微在 FPGA 架构层面已实现对 Xilinx 的深度兼容。也正因如此,Procise 的实际应用场景相对局限 ,通常仅在工程初始化与程序固化阶段介入,完成格式转换与环境适配后便退出流程,其工具属性更趋近于 "过渡性技术接口" 而非全流程开发平台。

目前procise可在复旦微下载站上下载到最新版本,目前版本已无需License可免费使用。下载安装包后双击即可安装。

2.IAR

IAR_SDK IAR SDK的Embedded Workbench 系列是一种增强型一体化嵌入式集成开发环境,其中完全集成了开发嵌入式系统所需要的文件编辑、项目管理、编译、链接和 调试工具。Procise调用IAR SDK集成开发环境进行C/C++开发和调试。IAR SDK需 单独安装并在Procise中配置。 安装好Procise和IAR后,如果需要从Procise唤起IAR,需要设置IAR Workbench 路径。方法如下。

(1) 点击Tools->Integrated Tools Options。

(2) 选择IAR的安装路径。这里注意IAR Embedded Workbench 8.xx.x 和9.xx.x 不完全兼容。用户应该根据芯片型号安装正确的IAR版本并将IAR的地址填入相应的方框内。 IAR Embedded Workbench 8.xx.x 适用于 fmql10、fmql20、fmql45 器件。 IAR Embedded Workbench 9.xx.x 适用于 fmql10、fmql20、fmql45、fmql100 器件。

(3) 设置完毕后,可以点击Project->Launch IAR启动IAR。 在弹出的窗口中点击“OK”。

3.Vivado 

Vivado 开发流程时候使用。推荐使用vivado 2018.3版本,暂时不支持以后的版本。

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