RISC-V处理器与片上系统设计基于FPGA与云平

台的实验教程陈宏铭 2020 电子工业出版社

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《「RISC‑V处理器与片上系统设计——基于FPGA与云平台的实验教程」》📘 「作者」：陈宏铭、程玉华 「出版社」：电子工业出版社 「出版时间」：2020年12月。ISBN‑13：978‑7121401411

一、定位与受众 🎯

本书适合电子工程、计算机工程、嵌入式系统及相关专业的本科高年级学生、研究生和一线工程技术人员阅读使用。其内容兼具“理论+实践”，从RISC‑V指令集架构基础，到FPGA设计流程，再到SoC实验与操作系统移植，全程实验指导贴近真实开发，是培养动手能力与探索能力的优质教材。

二、书籍特色亮点

1. 「理论与实践深度融合」

「基础理论」：详解RISC‑V指令集结构、寄存器体系、特权模式及指令格式等核心知识。
「实验设计」：基于Digilent Nexys A7 FPGA平台，以Vivado工具生态进行完整开发流程，从电路描述语言（Verilog/Chisel/Coffee‑HDL）入手，一步步构建SoC系统。

2. 「覆盖FPGA与云平台双路径」

「离线FPGA」：实际动手搭建SiFive Freedom E300 SoC，验证硬件功能，积累开发经验；
「在线云平台」：结合SoC云端设计平台，使用SiFive E21处理器IP，学习现代芯片设计分布式协同与验证流程。

3. 「语言工具多样」

书中分别介绍「Verilog HDL、Chisel」（Scala基础）、「Coffee‑HDL」，并配套示例与实验流程，便于读者从传统HDL过渡到主流硬件构造语言。

4. 「实战实验设计」

整书聚焦以下三大实验场景：

「自由E300 SoC的FPGA实现」；
「集成NVDLA Verilog IP、构建E21核系统，并上传至云平台调试验证」；
「将国产RT‑Thread实时操作系统移植到E300 SoC平台」，完成UART驱动与多任务演示。

三、章节结构概览

「RISC‑V历史与生态」：从RISC‑V诞生、RISC‑V基金会发展、商业芯片厂商到技术社区剖析；
「指令集与体系结构」：包括指令格式、寄存器、地址空间、异常模型等；
「FPGA开发流程」：讲解Nexys A7板级介绍与Vivado工具链；
「E300 SoC实验」：Verilog与Chisel编程实战；
「E21与云端SoC平台」：COFFEE‑HDL语言、SiFive E21内核、云协同设计；
「RT‑Thread移植」：涵盖操作系统原理、UART驱动分析、代码烧录与运行；
「附录」：包含Ubuntu虚拟机安装、Nexys A7上“贪吃蛇”游戏实现示例。

此结构合理、由浅入深，既提供硬件层级设计指南，也兼顾底层软件系统实践，具有较高的教学参考和工程应用价值。

四、适用读者建议

🔹 「本科高年级/研究生」：具备数字电路与计算机组成基础者，可以通过本书全面掌握RISC‑V SoC设计流程与相关实验； 🔹 「嵌入式工程师/AI硬件从业者」：关心FPGA平台验证、IP集成、多语言协同开发与操作系统部署，本书提供系统路径与实践细节； 🔹 「教学使用者」：适合高校项目课程、实验课程或教学参考书，可结合实验平台进行课设、课程设计指导。

五、价值与意义

「推进国产RISC‑V生态发展」：涵盖开放指令集、国产RT-Thread移植、国产硬件描述语言Coffee‑HDL，有助于学生接轨国内技术趋势。
「提升工程实践能力」：从FPGA端口焊接、Vivado综合、IP集成、云验证到OS驱动，贯穿整个工程链。
「系统培养跨领域能力」：融合电子工程、编译原理、操作系统与云端协同技术，适应未来片上系统设计需求。

六、小结

《RISC‑V处理器与片上系统设计——基于FPGA与云平台的实验教程》以RISC‑V SoC落地路径为主线，系统覆盖硬件、语言工具、平台协同与操作系统移植全流程。书中实验丰富，语言多样，工具实用，从学生启蒙到工程落地都具备较高参考价值。推荐给有志于深入片上系统、异构计算平台或开源硬件研究方向的学生、研究者及工程师！💡

七、示例表达（教学推荐）

“本书不仅系统引导读者搭建RISC‑V SoC，更进而完成RT‑Thread OS 的移植验证，真正完成从硬件构造到系统运行的闭环设计。”
“面向FPGA、云平台与操作系统集成三位一体，是一本不可多得的RISC‑V 应用型教材。”

欢迎各位同学和同行深入研读，并开展基于本书的教学实验或科研项目！如有理论探讨或实践分享，亦可留言交流，期待共促RISC‑V生态与能力成长。

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RISC-V处理器与片上系统设计
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