Jak zaprojektować własne procesory oparte na ARM?

Mam kilka pytań dotyczących tego, jak zaprojektować własny procesor ARM?

• Jak zacząć od licencji ARM, a skończyć na pakiecie gotowym do wlutowania na płytkę?
• Co otrzymam z ARM (jestem pewien, że mają wiele opcji licencji do wydania - Licencja Architektoniczna (styl Qualcomm Snapdragon) i Licencja Podstawowa (styl TI OMAP))?
• Jakie narzędzia muszę wykonać, gdy mam „to coś” z ARM?
• Co mam wysłać do fab?
• Uważam, że tylko niektórzy założyciele mają licencję na wytrawianie rdzenia ARM na krzemowym waflu. Czy mam rację?
• Czy jako student mogę sobie na to pozwolić na FPGA? Jak zdobyć praktyczne doświadczenie dla czegoś takiego?

Oto jak to robią firmy:

1. Zbierz około 10 milionów USD.
2. Negocjuj z ARM, aby uzyskać licencję. Będzie to prawdopodobnie kosztować co najmniej 1 milion USD.
3. Pobierz pliki projektu z ARM. Prawdopodobnie będzie to jakaś forma VHDL, Verilog lub „zaszyfrowana” lista sieci.
4. Zaprojektuj swój własny układ, używając kombinacji własnej logiki (dla urządzeń peryferyjnych) i tego, co dał ci ARM. Ten krok prawdopodobnie będzie wymagał drogiego oprogramowania CAD i niewielkiego zespołu ekspertów. Spodziewaj się wydać co najmniej 5 milionów USD i kilka lat.
5. Przygotuj maski dla samego układu. Jeśli użyjesz dowolnego nowoczesnego procesu półprzewodnikowego, proces ten potrwa około 1 miliona USD.
6. Zrób sam chip. Cena jest różna, ale powinna być mniejsza niż 0,5 miliona USD.
7. Debuguj utworzony układ, napraw błędy, a następnie wróć do kroku 5, aż będziesz mieć coś, co możesz sprzedać.

Oto jak TY to zrobić:

1. Weź udział w kursie architektury komputerowej dla absolwentów na lokalnym uniwersytecie.
2. Weź więcej kursów z logiki cyfrowej i cokolwiek innego.
3. Zaprojektuj procesor od podstaw w VHDL lub Verilog.
4. Zaprojektuj kolejny procesor od zera.
5. Spójrz na zestaw instrukcji ARM i zaprojektuj kompatybilny procesor.
6. Spraw, aby Twój procesor kompatybilny z ARM działał w układzie FPGA.
7. Nie rozpowszechniaj kodu źródłowego VHDL / Verilog, chyba że chcesz zostać pozwany.
8. Skorzystaj z doświadczenia ARM, aby napisać dobrą rozprawę doktorską.
9. Skorzystaj z doktoratu, aby znaleźć pracę w ARM, TI lub kimkolwiek. Następnie powtórz proces, wykonując poprzednie 7 kroków, w jaki sposób firma to robi.

Ok, więc ta lista jest trochę nieprzyzwoita, ale jest w zasadzie poprawna. Chodzi o to, że nawet nie zawracaj sobie głowy bezpośrednim kontaktem z ARM, ponieważ istnieje prawdopodobieństwo, że nie masz pieniędzy. I nie rób nic, co spowoduje, że ARM Cię pozwie.

ARM ma program University DesignStart . Jako student masz dostęp tylko do podstawowego materiału Cortex-M0. Ale jeśli jesteś naprawdę zainteresowany, zaangażuj swój wydział, a wtedy będziesz mieć dostęp do znacznie większej ilości materiałów projektowych (kod FPGA Verilog, IP oceny, symulacje itp.)

Spójrz na ten rdzeń ARM na OpenCores.

ARM Cortex-M1 (prawdopodobnie najprostszy z procesorów ARM) to pierwszy procesor ARM zaprojektowany specjalnie do implementacji jako procesor miękki w układach FPGA. Jest zoptymalizowany dla następujących typów FPGA :

Actel (M1 ProASIC3 and M1 Fusion)
Altera (Cyclone-II, Stratix-III)
Xilinx (Spartan-3, Virtex-5)

Sam ARM produkuje zestaw rozwojowy Cortex-M1 dla Altera Cyclone III, choć jest on trochę drogi od DigiKey za 625 USD . Dostajesz jednak cały ARM Cortex-M1 IP i licencję na programowanie (plus darmową dotację na 1000 płyt dla osób rozpoczynających produkcję, całkiem fajnie).

Mogą istnieć pewne opcje uzyskania samego IP (być może mają program akademicki, ktoś inny wspomniał o programie uniwersyteckim, ale to było dla M0). Następnie możesz kupić płytę programistyczną osobno.

Oto kilka dodatkowych informacji na temat ARM Cortex-M1 na Altera .

Oto kilka informacji na temat umieszczania ARM Cortex-M1 na FPGA Actel.

Tymczasem istnieje zainteresowanie innymi wersjami ARM Cortex na FPGA; oto artykuł od kogoś, kto zaimplementował ARM Cortex-M0 na FPGA Xilinx.

Możesz teraz uzyskać dostęp do procesora Cortex-M3 (i rozszerzalnego podsystemu AHB / APB) za pośrednictwem programu DesignStart firmy ARM.

Opcja Eval zapewnia cel FPGA (obsługiwana jest symulacja, z zaciemnionym RTL rdzenia, wszystko inne w Verilog). Obecnie dotyczy to ARM MPS2 + FPGA, z obsługą mbed.

Wersja Pro (dostępna tylko dla firm / uniwersytetów, które mogą podpisać licencję) umożliwia produkcję i obejmuje rdzeń procesora w Verilog (dotyczy to zarówno Cortex-M0, jak i Cortex-M3).