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Conception d'un SoC basé sur le processeur RISC-V

Dans le contexte du développement de systèmes numériques sur FPGA, l'utilisation d'un processeur est parfois nécessaire.

Les fabricants de FPGA proposent des processeurs propriétaires qui peuvent être implémentés dans leurs FPGA. Ces processeurs sont appelés soft core. Ils permettent de créer des systèmes à processeur, nommé SoC (System on Chip) pour des circuits logiques programmables. Il est ainsi possible de réaliser une partie du système sous forme logiciel.

Le présent travail de bachelor propose le remplacement du processeur propriétaire par un processeur open source utilisant un jeu d'instructions (ISA) RISC-V. Pour atteindre cet objectif, plusieurs étapes de recherche ont été nécessaires. Il a tout d'abord fallu appréhender le fonctionnement d'un SoC embarqué dans une FPGA. Puis une étude du jeu d'instructions (ISA) RISC-V a été entrepris ainsi qu'une recherche des divers processeurs disponibles en open source. La sélection du processeur VexRiscva été réalisé sur la base d'une liste de critères établie.

L'objectif suivant était de réaliser diverses intégrationsdu VexRiscv. Pour ces intégrations, il a été utilisé sur une carte à Arty A7-100T comprenant une FPGA XC7A100T. Dans une première étape, il a été implémenté en utilisant un exemple de SoC proposer par son concepteur en utilisant le SpinalHDL.

Dans une seconde étape, un SoC personnalisé a été créé avec une IP du VexRiscv, dans Vivado Block Designer de Xilinx. Plusieurs versions de SoC ont été produites, chacune comprenant différents périphériques et niveaux de complexité.

Pour finir, un SoC a été conçu avec le MicroBlaze, le processeur propriétairede Xilinx,pour le comparer avec le SoC conçu avec le VexRiscv. Cette comparaison finale a permis de démontrer la faisabilité de remplacer le MicroBlaze par le VexRiscv sans engendrer de difficultés majeures.