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Working in Peripheral Wiki 🔑 authored by Francisco Javier Reina Campo's avatar Francisco Javier Reina Campo
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## HARDWARE WORKFLOW
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**A. FRONT-END ENGINEERING** **A. FRONT-END ENGINEERING**
**1. System Level (SystemC/SystemVerilog)** **1. System Level (SystemC/SystemVerilog)**
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### Front-End Open Source Tools ## FRONT-END OPEN SOURCE TOOLS
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#### Modeling System Level of Hardware ### Modeling System Level of Hardware
*A System Description Language Editor is a computer tool that allows to generate software code. A System Description Language is a formal language, which comprises a Programming Language (input), producing a Hardware Description (output). Programming languages are used in computer programming to implement algorithms. The description of a programming language is split into the two components of syntax (form) and semantics (meaning).* *A System Description Language Editor is a computer tool that allows to generate software code. A System Description Language is a formal language, which comprises a Programming Language (input), producing a Hardware Description (output). Programming languages are used in computer programming to implement algorithms. The description of a programming language is split into the two components of syntax (form) and semantics (meaning).*
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#### Simulating System Level of Hardware ### Simulating System Level of Hardware
*A System Description Language Simulator (translator) is a computer program that translates computer code written in a Programming Language (the source language) into a Hardware Description Language (the target language). The compiler is primarily used for programs that translate source code from a high-level programming language to a low-level language to create an executable program.* *A System Description Language Simulator (translator) is a computer program that translates computer code written in a Programming Language (the source language) into a Hardware Description Language (the target language). The compiler is primarily used for programs that translate source code from a high-level programming language to a low-level language to create an executable program.*
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#### Verifying System Level of Hardware ### Verifying System Level of Hardware
*A UVM standard improves interoperability and reduces the cost of repurchasing and rewriting IP for each new project or Electronic Design Automation tool. It also makes it easier to reuse verification components. The UVM Class Library provides generic utilities, such as component hierarchy, Transaction Library Model or configuration database, which enable the user to create virtually any structure wanted for the testbench.* *A UVM standard improves interoperability and reduces the cost of repurchasing and rewriting IP for each new project or Electronic Design Automation tool. It also makes it easier to reuse verification components. The UVM Class Library provides generic utilities, such as component hierarchy, Transaction Library Model or configuration database, which enable the user to create virtually any structure wanted for the testbench.*
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#### Describing Register Transfer Level of Hardware ### Describing Register Transfer Level of Hardware
*A Hardware Description Language Editor is any editor that allows to generate hardware code. Hardware Description Language is a specialized computer language used to describe the structure and behavior of digital logic circuits. It allows for the synthesis of a HDL into a netlist, which can then be synthesized, placed and routed to produce the set of masks used to create an integrated circuit.* *A Hardware Description Language Editor is any editor that allows to generate hardware code. Hardware Description Language is a specialized computer language used to describe the structure and behavior of digital logic circuits. It allows for the synthesis of a HDL into a netlist, which can then be synthesized, placed and routed to produce the set of masks used to create an integrated circuit.*
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#### Simulating Register Transfer Level of Hardware ### Simulating Register Transfer Level of Hardware
*A Hardware Description Language Simulator uses mathematical models to replicate the behavior of an actual hardware device. Simulation software allows for modeling of circuit operation and is an invaluable analysis tool. Simulating a circuit’s behavior before actually building it can greatly improve design efficiency by making faulty designs known as such, and providing insight into the behavior of electronics circuit designs.* *A Hardware Description Language Simulator uses mathematical models to replicate the behavior of an actual hardware device. Simulation software allows for modeling of circuit operation and is an invaluable analysis tool. Simulating a circuit’s behavior before actually building it can greatly improve design efficiency by making faulty designs known as such, and providing insight into the behavior of electronics circuit designs.*
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#### Synthesizing Register Transfer Level of Hardware ### Synthesizing Register Transfer Level of Hardware
*A Hardware Description Language Synthesizer turns a RTL implementation into a Logical Gate Level implementation. Logical design is a step in the standard design cycle in which the functional design of an electronic circuit is converted into the representation which captures logic operations, arithmetic operations, control flow, etc. In EDA parts of the logical design is automated using synthesis tools based on the behavioral description of the circuit.* *A Hardware Description Language Synthesizer turns a RTL implementation into a Logical Gate Level implementation. Logical design is a step in the standard design cycle in which the functional design of an electronic circuit is converted into the representation which captures logic operations, arithmetic operations, control flow, etc. In EDA parts of the logical design is automated using synthesis tools based on the behavioral description of the circuit.*
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#### Optimizing Register Transfer Level of Hardware ### Optimizing Register Transfer Level of Hardware
*A Hardware Description Language Optimizer finds an equivalent representation of the specified logic circuit under specified constraints (minimum area, pre-specified delay). This tool combines scalable logic optimization based on And-Inverter Graphs (AIGs), optimal-delay DAG-based technology mapping for look-up tables and standard cells, and innovative algorithms for sequential synthesis and verification.* *A Hardware Description Language Optimizer finds an equivalent representation of the specified logic circuit under specified constraints (minimum area, pre-specified delay). This tool combines scalable logic optimization based on And-Inverter Graphs (AIGs), optimal-delay DAG-based technology mapping for look-up tables and standard cells, and innovative algorithms for sequential synthesis and verification.*
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#### Verifying Register Transfer Level of Hardware ### Verifying Register Transfer Level of Hardware
*A Hardware Description Language Verifier proves or disproves the correctness of intended algorithms underlying a hardware system with respect to a certain formal specification or property, using formal methods of mathematics. Formal verification uses modern techniques (SAT/SMT solvers, BDDs, etc.) to prove correctness by essentially doing an exhaustive search through the entire possible input space (formal proof).* *A Hardware Description Language Verifier proves or disproves the correctness of intended algorithms underlying a hardware system with respect to a certain formal specification or property, using formal methods of mathematics. Formal verification uses modern techniques (SAT/SMT solvers, BDDs, etc.) to prove correctness by essentially doing an exhaustive search through the entire possible input space (formal proof).*
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### Back-End Open Source Tools ## BACK-END OPEN SOURCE TOOLS
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#### Planning Switch Level of Hardware ### Planning Switch Level of Hardware
*A Floor-Planner of an Integrated Circuit (IC) is a schematic representation of tentative placement of its major functional blocks. In modern electronic design process floor-plans are created during the floor-planning design stage, an early stage in the hierarchical approach to Integrated Circuit design. Depending on the design methodology being followed, the actual definition of a floor-plan may differ.* *A Floor-Planner of an Integrated Circuit (IC) is a schematic representation of tentative placement of its major functional blocks. In modern electronic design process floor-plans are created during the floor-planning design stage, an early stage in the hierarchical approach to Integrated Circuit design. Depending on the design methodology being followed, the actual definition of a floor-plan may differ.*
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#### Placing Switch Level of Hardware ### Placing Switch Level of Hardware
*A Standard Cell Placer takes a given synthesized circuit netlist together with a technology library and produces a valid placement layout. The layout is optimized according to the aforementioned objectives and ready for cell resizing and buffering, a step essential for timing and signal integrity satisfaction. Physical design flow are iterated a number of times until design closure is achieved.* *A Standard Cell Placer takes a given synthesized circuit netlist together with a technology library and produces a valid placement layout. The layout is optimized according to the aforementioned objectives and ready for cell resizing and buffering, a step essential for timing and signal integrity satisfaction. Physical design flow are iterated a number of times until design closure is achieved.*
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#### Timing Switch Level of Hardware ### Timing Switch Level of Hardware
*A Standard Cell Timing-Analizer is a simulation method of computing the expected timing of a digital circuit without requiring a simulation of the full circuit. High-performance integrated circuits have traditionally been characterized by the clock frequency at which they operate. Measuring the ability of a circuit to operate at the specified speed requires an ability to measure, during the design process, its delay at numerous steps.* *A Standard Cell Timing-Analizer is a simulation method of computing the expected timing of a digital circuit without requiring a simulation of the full circuit. High-performance integrated circuits have traditionally been characterized by the clock frequency at which they operate. Measuring the ability of a circuit to operate at the specified speed requires an ability to measure, during the design process, its delay at numerous steps.*
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#### Routing Switch Level of Hardware ### Routing Switch Level of Hardware
*A Standard Cell Router takes pre-existing polygons consisting of pins on cells, and pre-existing wiring called pre-routes. Each of these polygons are associated with a net. The primary task of the router is to create geometries such that all terminals assigned to the same net are connected, no terminals assigned to different nets are connected, and all design rules are obeyed.* *A Standard Cell Router takes pre-existing polygons consisting of pins on cells, and pre-existing wiring called pre-routes. Each of these polygons are associated with a net. The primary task of the router is to create geometries such that all terminals assigned to the same net are connected, no terminals assigned to different nets are connected, and all design rules are obeyed.*
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#### Simulating Switch Level of Hardware ### Simulating Switch Level of Hardware
*A Standard Cell Simulator treats transistors as ideal switches. Extracted capacitance and lumped resistance values are used to make the switch a little bit more realistic than the ideal, using the RC time constants to predict the relative timing of events. This simulator represents a circuit in terms of its exact transistor structure but describes the electrical behavior in a highly idealized way.* *A Standard Cell Simulator treats transistors as ideal switches. Extracted capacitance and lumped resistance values are used to make the switch a little bit more realistic than the ideal, using the RC time constants to predict the relative timing of events. This simulator represents a circuit in terms of its exact transistor structure but describes the electrical behavior in a highly idealized way.*
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#### Verifying Switch Level of Hardware LVS ### Verifying Switch Level of Hardware LVS
*A Standard Cell Verifier compares netlists, a process known as LVS (Layout vs. Schematic). This step ensures that the geometry that has been laid out matches the expected circuit. The greatest need for LVS is in large analog or mixed-signal circuits that cannot be simulated in reasonable time. LVS can be done faster than simulation, and provides feedback that makes it easier to find errors.* *A Standard Cell Verifier compares netlists, a process known as LVS (Layout vs. Schematic). This step ensures that the geometry that has been laid out matches the expected circuit. The greatest need for LVS is in large analog or mixed-signal circuits that cannot be simulated in reasonable time. LVS can be done faster than simulation, and provides feedback that makes it easier to find errors.*
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#### Checking Switch Level of Hardware DRC ### Checking Switch Level of Hardware DRC
*A Standard Cell Checker is a geometric constraint imposed on Printed Circuit Board (PCB) and Integrated Circuit (IC) designers to ensure their designs function properly, reliably, and can be produced with acceptable yield. Design Rules for production are developed by hardware engineers based on the capability of their processes to realize design intent. Design Rule Checking (DRC) is used to ensure that designers do not violate design rules.* *A Standard Cell Checker is a geometric constraint imposed on Printed Circuit Board (PCB) and Integrated Circuit (IC) designers to ensure their designs function properly, reliably, and can be produced with acceptable yield. Design Rules for production are developed by hardware engineers based on the capability of their processes to realize design intent. Design Rule Checking (DRC) is used to ensure that designers do not violate design rules.*
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#### Printing Switch Level of Hardware GDS ### Printing Switch Level of Hardware GDS
*A Standard Cell Editor allows to print a set of standard cells. The standard cell methodology is an abstraction, whereby a low-level VLSI layout is encapsulated into a logical representation. A standard cell is a group of transistor and interconnect structures that provides a boolean logic function (AND, OR, XOR, XNOR, inverters) or a storage function (flipflop or latch).* *A Standard Cell Editor allows to print a set of standard cells. The standard cell methodology is an abstraction, whereby a low-level VLSI layout is encapsulated into a logical representation. A standard cell is a group of transistor and interconnect structures that provides a boolean logic function (AND, OR, XOR, XNOR, inverters) or a storage function (flipflop or latch).*
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## SOFTWARE WORKFLOW
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### Front-End Open Source Tools
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#### MSP430
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##### Hardware Engineers Compiler
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##### Software Engineers Compiler
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#### OpenRISC
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##### Hardware Engineers Compiler
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**Building OR1KSIM**
type:
```
export PATH=/opt/or1k-elf-gcc/bin:${PATH}
git clone --recursive https://github.com/openrisc/or1ksim
mkdir build
cd build
../configure --target=or1k --prefix=/opt/or1k-elf-gcc
make
sudo make install
```
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##### Software Engineers Compiler
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**Building OR1KSIM**
type:
```
export PATH=/opt/or1k-app-gcc/bin:${PATH}
git clone --recursive https://github.com/openrisc/or1ksim
mkdir build
cd build
../configure --target=or1k --prefix=/opt/or1k-app-gcc
make
sudo make install
```
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#### RISC-V
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type:
```
sudo apt install device-tree-compiler libboost-all-dev libglib2.0-dev libpixman-1-dev pkg-config
```
##### Hardware Engineers Compiler: Spike
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**Building Proxy Kernel**
type:
```
export PATH=/opt/riscv-elf-gcc/bin:${PATH}
git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-pk
cd riscv-pk
mkdir build
cd build
../configure --prefix=/opt/riscv-elf-gcc --host=riscv64-unknown-elf --with-arch=rv64gc_zifencei
make
sudo make install
```
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**Building Spike**
type:
```
export PATH=/opt/riscv-elf-gcc/bin:${PATH}
git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-isa-sim
cd riscv-isa-sim
mkdir build
cd build
../configure --prefix=/opt/riscv-elf-gcc
make
sudo make install
```
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##### Software Engineers Compiler: QEMU
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type:
```
export PATH=/opt/riscv-app-gcc/bin:${PATH}
git clone --recursive https://github.com/qemu/qemu
cd qemu
./configure --prefix=/opt/riscv-app-gcc \
--target-list=riscv64-softmmu,riscv32-softmmu,riscv64-linux-user,riscv32-linux-user
make
sudo make install
```
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### Back-End Open Source Tools
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type:
```
sudo apt install autoconf automake autotools-dev curl python3 libmpc-dev \
libmpfr-dev libgmp-dev gawk build-essential bison flex texinfo gperf \
libtool patchutils bc zlib1g-dev libexpat-dev
```
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#### MSP430
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##### MSP430 GNU C
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##### MSP430 GNU C++
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##### MSP430 GNU Go
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##### MSP430 GNU Rust
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#### OpenRISC
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##### OpenRISC GNU C
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##### OpenRISC GNU C++
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##### OpenRISC GNU Go
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##### OpenRISC GNU Rust
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#### RISC-V
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##### RISC-V GNU C
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type:
```
git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain
cd riscv-gnu-toolchain
./configure --prefix=/opt/riscv-elf-gcc
sudo make clean
sudo make
./configure --prefix=/opt/riscv-app-gcc --enable-multilib
sudo make clean
sudo make linux
```
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##### RISC-V GNU C++
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type:
```
git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain
cd riscv-gnu-toolchain
./configure --prefix=/opt/riscv-elf-g++
sudo make clean
sudo make
./configure --prefix=/opt/riscv-app-g++ --enable-multilib
sudo make clean
sudo make linux
```
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##### RISC-V GNU Go
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type:
```
git clone --recursive https://go.googlesource.com/go riscv-go
cd riscv-go/src
./all.bash
cd ../..
sudo mv riscv-go /opt
```
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##### RISC-V GNU Rust
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