适读人群 ：本书不仅适合CPU或芯片设计相关从业者阅读使用，也适合作为大中专院校相关师生学习RISC-V处理器设计（使用Verilog语言）和CPU设计的指导用书。
系统介绍RISC-V指令集架构。
结合实际RISC-V开源实例进行教学。
深入剖析RISC-V处理器的微架构以及代码实现。
使读者能够快速掌握并轻松使用RISC-V架构处理器。
通过学习实例蜂鸟E200的Verilog代码，您将能成为一名合格的数字IC设计工程师。通过学习本书推荐的完整开源SoC平台，您也可以快速搭建FPGA原型平台，运行完整的软件实例。
电子书
编辑推荐
为了促进RISC-V在国内的普及，尤其是被广大初学者接受和快速入门，本书将分享和总结一些使用RISC-V进行嵌入式开发的相关技术和经验，主要面向对RISC-V感兴趣的入门用户，包括嵌入式软件开发和硬件设计人员。
本书的姊妹版《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》已经出版，提供了一个非常高效的超低功耗开源RISC-V处理器学习案例——蜂鸟E203，并对其进行了全方面剖析和讲解，解决了在CPU硬件设计方面中文资料欠缺的问题。
内容简介
本书是一本介绍RISC-V架构嵌入式开发的入门书籍，以通俗的语言系统介绍了嵌入式开发的基础知识和RISC-V架构的内容，力求帮助读者快速掌握RISC-V架构的嵌入式开发技术。
本书共分为两部分。第一部分为第1～14章，基本涵盖了使用RISC-V架构进行嵌入式开发所需的所有关键知识。第二部分为附录部分，详细介绍了RISC-V指令集架构，辅以作者加入的背景知识解读和注解，以便于读者理解。
章节目录
- 扉页
- 内容提要
- 序
- 自 序
- 前 言
- 资源与支持
- 目 录
- 第1章 进入 32位时代，谁能成为下一个 8051
- 1.1 磨刀不误砍柴工——CPU基础知识介绍
- 1.1.1 ISA—CPU的灵魂
- 1.1.2 CISC与RISC
- 1.1.3 32位与64位架构
- 1.1.4 ISA众生相
- 1.1.5 CPU的领域之分
- 1.1.6 8位时代的传奇“前辈”——8051
- 1.1.7 IoT的崛起——32位时代的到来
- 1.2 无敌是多么寂寞——ARM统治着的世界
- 1.2.1 独乐乐与众乐乐——ARM公司的盈利模式
- 1.2.2 小个子有大力量——无处不在的Cortex-M系列
- 1.2.3 移动王者——Cortex-A系列在手持设备领域的巨大成功
- 1.2.4 进击的巨人——ARM进军PC与服务器领域的雄心
- 1.2.5 游戏终结者之ARM
- 1.3 东边日出西边雨，道是无晴却有晴——RISC-V登场
- 1.4 RISC-V和其他开放架构有何不同
- 1.4.1 “平民英雄”—OpenRISC
- 1.4.2 “豪门显贵”—SPARC
- 1.4.3 “名校优生”——RISC-V
- 1.5 结语：进入32 位时代，谁能成为深嵌入式领域的下一个8051？
- 第2章 开源蜂鸟 E203超低功耗RISC-V Core 与 SoC
- 2.1 乱花渐欲迷人眼
- 2.2 与众不同的蜂鸟 E203处理器
- 2.3 蜂鸟虽小，五脏俱全——蜂鸟 E203简介
- 2.4 蜂鸟 E203性能指标
- 2.5 蜂鸟 E203 配套 SoC
- 第3章 大道至简——RISC-V 架构之魂
- 3.1 简单就是美——RISC-V架构的设计哲学
- 3.1.1 无病一身轻——架构的篇幅
- 3.1.2 能屈能伸—模块化的指令集
- 3.1.3 浓缩的都是精华—指令的数量
- 3.2 RISC-V指令集架构简介
- 3.2.1 模块化的指令子集
- 3.2.2 可配置的通用寄存器组
- 3.2.3 规整的指令编码
- 3.2.4 简洁的存储器访问指令
- 3.2.5 高效的分支跳转指令
- 3.2.6 简洁的子程序调用
- 3.2.7 无条件码执行
- 3.2.8 无分支延迟槽
- 3.2.9 零开销硬件循环
- 3.2.10 简洁的运算指令
- 3.2.11 优雅的压缩指令子集
- 3.2.12 特权模式
- 3.2.13 CSR寄存器
- 3.2.14 中断和异常
- 3.2.15 矢量指令子集
- 3.2.16 自定制指令扩展
- 3.2.17 总结与比较
- 第4章 RISC-V 架构的中断和异常
- 4.1 中断和异常概述
- 4.1.1 中断概述
- 4.1.2 异常概述
- 4.1.3 广义上的异常
- 4.2 RISC-V架构异常处理机制
- 4.2.1 进入异常
- 4.2.2 退出异常
- 4.2.3 异常服务程序
- 4.3 RISC-V架构中断定义
- 4.3.1 中断类型
- 4.3.2 中断屏蔽
- 4.3.3 中断等待
- 4.3.4 中断优先级与仲裁
- 4.3.5 中断嵌套
- 4.3.6 总结比较
- 4.4 RISC-V架构异常相关 CSR寄存器
- 4.5 蜂鸟 E203的中断和异常实现
- 第5章 开源蜂鸟 E203 MCU SoC总体介绍
- 5.1 Freedom E310 SoC简介
- 5.2 蜂鸟 E203 MCU SoC简介
- 5.3 蜂鸟 E203 MCU SoC框图
- 5.4 蜂鸟 E203 MCU SoC存储资源
- 5.4.1 片上存储资源
- 5.4.2 片外Flash存储资源
- 5.5 蜂鸟 E203 MCU SoC外设资源
- 5.6 蜂鸟 E203 MCU SoC地址分配
- 5.7 蜂鸟 E203 MCU SoC时钟域划分
- 5.8 蜂鸟 E203 MCU SoC电源域划分
- 5.9 蜂鸟 E203 MCU SoC低功耗模式
- 5.10 蜂鸟 E203 MCU SoC的全局复位
- 5.11 蜂鸟 E203 MCU SoC的上电流程控制
- 5.12 蜂鸟 E203 MCU SoC芯片引脚表
- 5.13 蜂鸟 E203 MCU SoC的 GPIO引脚分配
- 5.14 蜂鸟 E203 MCU SoC的中断处理
- 5.14.1 蜂鸟E203处理器核的异常和中断处理
- 5.14.2 蜂鸟E203处理器的中断接口
- 5.14.3 CLINT模块生成计时器中断和软件中断
- 5.14.4 PLIC管理多个外部中断
- 第6章 开源蜂鸟 E203 MCU SoC外设介绍
- 6.1 蜂鸟 E203 MCU SoC外设总述
- 6.2 PLIC
- 6.3 CLINT
- 6.4 LCLKGEN
- 6.4.1 LCLKGEN简介
- 6.4.2 LCLKGEN寄存器列表
- 6.5 HCLKGEN
- 6.5.1 HCLKGEN简介
- 6.5.2 HCLKGEN寄存器列表
- 6.6 GPIO
- 6.6.1 GPIO特性
- 6.6.2 GPIO寄存器列表
- 6.6.3 I/O结构和IOF模式
- 6.6.4 SoC各外设复用GPIO引脚
- 6.6.5 GPIO中断
- 6.6.6 GPIO_VALUE寄存器
- 6.6.7 GPIO_INPUT_EN寄存器
- 6.6.8 GPIO_OUTPUT_EN寄存器
- 6.6.9 GPIO_PORT寄存器
- 6.6.10 GPIO_PUE寄存器
- 6.6.11 GPIO_DS寄存器
- 6.6.12 GPIO_OUTPUT_XOR寄存器
- 6.6.13 GPIO_RISE_IE、GPIO_RISE_IP等寄存器
- 6.7 SPI
- 6.7.1 SPI背景知识简介
- 6.7.2 SPI特性
- 6.7.3 SPI寄存器列表
- 6.7.4 SPI接口数据线
- 6.7.5 通过SPI_SCKDIV寄存器配置SCK时钟频率
- 6.7.6 通过SPI_SCKMODE寄存器配置SCK的极性与相位
- 6.7.7 通过SPI_CSID寄存器配置SPI使能信号
- 6.7.8 通过SPI_CSDEF寄存器配置使能信号的空闲值
- 6.7.9 通过SPI_CSMODE寄存器配置使能信号的行为
- 6.7.10 通过SPI_DELAY0和SPI_DELAY1寄存器配置使能信号的行为
- 6.7.11 通过SPI_FCTRL寄存器使能QSPI0的Flash XiP模式
- 6.7.12 通过SPI_FFMT寄存器控制QSPI0读取外部Flash
- 6.7.13 通过SPI_FMT寄存器配置传输参数
- 6.7.14 通过SPI_TXDATA寄存器发送数据
- 6.7.15 通过SPI_RXDATA寄存器接收数据
- 6.7.16 通过SPI_TXMARK寄存器配置发送中断阈值
- 6.7.17 通过SPI_RXMARK寄存器配置接收中断阈值
- 6.7.18 通过SPI_IE和SPI_IP寄存器控制中断
- 6.8 IC
- 6.8.1 IC背景知识简介
- 6.8.2 IC特性
- 6.8.3 IC寄存器列表
- 6.8.4 IC接口数据线
- 6.8.5 通过IC_PRERlo和IC_PRERhi寄存器配置SCL时钟频率
- 6.8.6 通过IC_CTR寄存器配置功能和中断使能
- 6.8.7 IC模块产生中断
- 6.8.8 通过IC_TXR和IC_RXR寄存器发送和接收数据
- 6.8.9 通过IC_CR和IC_SR寄存器发起命令和查看状态
- 6.8.10 初始化IC模块的序列
- 6.8.11 通过IC模块向外部从设备写数据的常用序列
- 6.8.12 通过IC模块从外部从设备读数据的常用序列
- 6.9 UART
- 6.9.1 UART背景知识简介
- 6.9.2 UART特性
- 6.9.3 UART寄存器列表
- 6.9.4 UART接口数据线
- 6.9.5 通过UART_TXDATA寄存器发送数据
- 6.9.6 通过UART_RXDATA寄存器接收数据
- 6.9.7 通过UART_TXCTRL寄存器进行发送控制
- 6.9.8 通过UART_RXCTRL寄存器进行接收控制
- 6.9.9 通过UART_IE和UART_IP寄存器控制中断
- 6.9.10 通过UART_DIV寄存器配置波特率
- 6.10 PWM
- 6.10.1 PWM背景知识简介
- 6.10.2 PWM特性和结构图
- 6.10.3 PWM寄存器列表
- 6.10.4 通过PWMCFG寄存器进行配置
- 6.10.5 计数器计数值PWMCOUNT寄存器和PWM周期
- 6.10.6 计数器比较值PWMS寄存器
- 6.10.7 PWM接口数据线
- 6.10.8 产生左对齐或者右对齐的脉冲信号
- 6.10.9 产生居中对齐的脉冲信号
- 6.10.10 配置pwmcmp<X>gang结连产生任意形状的脉冲信号
- 6.10.11 配置pwmdeglitch防止输出毛刺
- 6.10.12 PWM产生中断
- 6.11 WDT
- 6.11.1 WDT背景知识简介
- 6.11.2 WDT特性和结构图
- 6.11.3 WDT寄存器列表
- 6.11.4 通过WDOGCFG寄存器进行配置
- 6.11.5 计数器计数值WDOGCOUNT寄存器
- 6.11.6 通过WDOGKEY寄存器解锁
- 6.11.7 通过WDOGFEED寄存器喂狗
- 6.11.8 计数器比较值WDOGS寄存器
- 6.11.9 通过WDOGCMP寄存器配置阈值
- 6.11.10 WDT产生全局复位
- 6.11.11 WDT产生中断
- 6.12 RTC
- 6.12.1 RTC背景知识简介
- 6.12.2 RTC特性和结构图
- 6.12.3 RTC寄存器列表
- 6.12.4 通过RTCCFG寄存器进行配置
- 6.12.5 计数器计数值RTCHI/RTCLO寄存器
- 6.12.6 计数器比较值RTCS寄存器
- 6.12.7 通过RTCCMP寄存器配置阈值
- 6.12.8 RTC产生中断
- 6.13 PMU
- 6.13.1 PMU背景知识简介
- 6.13.2 PMU特性和结构图
- 6.13.3 PMU寄存器列表
- 6.13.4 通过PMUKEY寄存器解锁
- 6.13.5 通过PMUSLEEP寄存器进入休眠模式
- 6.13.6 通过PMUSLEEPI<X>寄存器配置休眠指令序列
- 6.13.7 通过PMUBACKUP<X>寄存器保存关键信息
- 6.13.8 通过PMUIE寄存器配置唤醒条件
- 6.13.9 通过PMUWAKEUPI<X>寄存器配置唤醒指令序列
- 6.13.10 通过PMUCAUSE寄存器查看唤醒原因
- 第7章 开源蜂鸟E203 MCU开发板与调试器
- 7.1 蜂鸟E203 MCU开发板
- 7.2 蜂鸟E203 JTAG调试器
- 第8章 编译过程简介
- 8.1 GCC工具链介绍
- 8.1.1 GCC工具链概述
- 8.1.2 Binutils
- 8.1.3 C运行库
- 8.1.4 GCC命令行选项
- 8.2 准备工作
- 8.2.1 Linux安装
- 8.2.2 准备Hello World程序
- 8.3 编译过程
- 8.3.1 预处理
- 8.3.2 编译
- 8.3.3 汇编
- 8.3.4 链接
- 8.3.5 一步到位的编译
- 8.4 分析ELF文件
- 8.4.1 ELF文件介绍
- 8.4.2 ELF文件的段
- 8.4.3 查看ELF文件
- 8.4.4 反汇编
- 8.5 嵌入式系统编译的特殊性
- 8.6 本章小结
- 第9章 嵌入式开发特点与 RISC-VGCC工具链
- 9.1 嵌入式系统开发特点
- 9.1.1 交叉编译和远程调试
- 9.1.2 移植newlib或newlib-nano作为C运行库
- 9.1.3 嵌入式引导程序和中断异常处理
- 9.1.4 嵌入式系统链接脚本
- 9.1.5 减少代码体积
- 9.1.6 支持printf函数
- 9.1.7 提供板级支持包
- 9.2 RISC-V GCC工具链简介
- 9.2.1 RISC-V GCC工具链种类
- 9.2.2 riscv-none-embed工具链下载
- 9.2.3 RISC-V GCC工具链的（–march=）和（–mabi=）选项
- 9.2.4 RISC-V GCC工具链的（–mcmodel=）选项
- 9.2.5 RISC-V GCC工具链的其他选项
- 9.2.6 RISC-V GCC工具链的预定义宏
- 9.2.7 RISC-V GCC工具链使用实例
- 第10章 RISC-V 汇编语言程序设计
- 10.1 汇编语言简介
- 10.2 RISC-V汇编程序概述
- 10.3 RISC-V汇编指令
- 10.4 RISC-V汇编程序伪操作
- 10.5 RISC-V汇编程序示例
- 10.5.1 定义标签
- 10.5.2 定义宏
- 10.5.3 定义常数
- 10.5.4 立即数赋值
- 10.5.5 标签地址赋值
- 10.5.6 设置浮点舍入模式
- 10.5.7 完整实例
- 10.6 在 C/C++程序中嵌入汇编
- 10.6.1 GCC内联汇编简述
- 10.6.2 GCC内联汇编“输出操作数”和“输入操作数”部分
- 10.6.3 GCC内联汇编“可能影响的寄存器或存储器”部分
- 10.6.4 GCC内联汇编参考实例一
- 10.6.5 GCC内联汇编参考实例二
- 10.6.6 小结
- 10.7 在汇编中调用 C/C++函数
- 10.8 本章小结
- 第11章 基于 HBird-E-SDK 平台的软件开发与运行
- 11.1 HBird-E-SDK平台简介
- 11.2 HBird-E-SDK平台代码结构
- 11.3 HBird-E-SDK板级支持包解析
- 11.3.1 移植了Newlib桩函数
- 11.3.2 支持了printf函数
- 11.3.3 提供系统链接脚本
- 11.3.4 系统启动引导程序
- 11.3.5 系统异常和中断处理
- 11.3.6 减少代码体积
- 11.4 使用 HBird-E-SDK开发和编译程序
- 11.4.1 在HBird-E-SDK环境中安装工具链
- 11.4.2 在HBird-E-SDK环境中开发程序
- 11.4.3 编译使得程序从Flash直接运行
- 11.4.4 编译使得程序从ITCM中运行
- 11.4.5 编译使得程序从Flash上载至ITCM中运行
- 11.5 使用 HBird-E-SDK下载程序
- 11.5.1 JTAG调试器与MCU原型开发板的连接
- 11.5.2 设置JTAG调试器在Linux系统中的USB权限
- 11.5.3 将程序下载至MCU原型开发板
- 11.6 在 MCU原型开发板上运行程序
- 11.6.1 程序从Flash直接运行
- 11.6.2 程序从ITCM中运行
- 11.6.3 程序从Flash上载至ITCM中运行
- 11.7 使用 GDB远程调试程序
- 11.7.1 调试器工作原理
- 11.7.2 GDB常用操作示例
- 11.7.3 使用GDB调试Hello World示例
- 第12章 开源蜂鸟 E203 MCU 的更多示例程序
- 12.1 Dhrystone 示例程序
- 12.1.1 Dhrystone示例程序功能简介
- 12.1.2 Dhrystone示例程序代码结构
- 12.1.3 运行Dhrystone
- 12.2 CoreMark示例程序
- 12.2.1 CoreMark示例程序功能简介
- 12.2.2 CoreMark示例程序代码结构
- 12.2.3 运行CoreMark
- 12.3 Demo_IASM示例程序
- 12.3.1 Demo_IASM示例程序功能简介
- 12.3.2 Demo_IASM示例程序代码结构
- 12.3.3 Demo_IASM示例程序源码解析
- 12.3.4 运行Demo_IASM
- 12.4 Demo_GPIO示例程序
- 12.4.1 Demo_GPIO示例程序功能简介
- 12.4.2 Demo_GPIO示例程序代码结构
- 12.4.3 Demo_GPIO示例程序源码分析
- 12.4.4 运行Demo_GPIO
- 12.5 中断嵌套
- 第13章 Windows IDE集成开发调试环境
- 13.1 MCU Eclipse IDE 简介与安装
- 13.1.1 MCU Eclipse IDE简介
- 13.1.2 RISC-V MCU Eclipse下载
- 13.1.3 RISC-V MCU Eclipse安装
- 13.2 启动 Eclipse
- 13.3 创建Hello World项目
- 13.4 配置Hello World项目
- 13.4.1 配置工具链路径
- 13.4.2 配置项目的编译和链接选项
- 13.4.3 配置项目的BSP
- 13.4.4 配置项目的包含路径和文件
- 13.5 编译 Hello World 项目
- 在Eclipse中编译Hello World项目
- 13.6 运行 Hello World 项目
- 13.6.1 安装JTAG调试器在Windows系统中的USB驱动
- 13.6.2 通过Eclipse下载程序至MCU开发板
- 13.6.3 在MCU开发板上运行程序
- 13.7 调试 Hello World 项目
- 13.8 拓展一：基于MCU Eclipse运行调试demo_gpio示例
- 13.9 拓展二：基于MCU Eclipse 运行调试dhrystone 示例
- 第14章 开源蜂鸟E203 MCU开发板移植RTOS
- 14.1 RTOS简述
- 14.2 常用实时操作系统概述
- 14.3 FreeRTOS简介
- 14.4 蜂鸟E203 MCU移植RTOS
- 附录 A RISC-V 架构指令集介绍
- A.1 RV32GC架构概述
- A.2 RV32E架构概述
- A.3 蜂鸟E203支持的指令列表
- A.4 寄存器组
- A.4.1 通用寄存器组
- A.4.2 CSR寄存器
- A.5 指令PC
- A.6 寻址空间划分
- A.7 大端格式或小端格式
- A.8 工作模式
- A.9 Hart概念
- A.10 复位状态
- A.11 中断和异常
- A.12 存储器地址管理
- A.13 存储器模型
- A.14 指令类型
- A.14.1 RV32IMAFDC指令列表
- A.14.2 基本整数指令（RV32I）
- A.14.3 整数乘法和除法指令（RV32M指令子集）
- A.14.4 浮点指令（RV32F，RV32D指令子集）
- A.14.5 存储器原子操作指令（RV32A指令子集）
- A.14.6 16位压缩指令（RV32C指令子集）
- A.15 伪指令
- A.16 指令编码
- 附录B RISC-V架构CSR寄存器介绍
- B.1 蜂鸟E203支持的CSR寄存器列表
- B.2 RISC-V标准CSR
- B.2.1 misa
- B.2.2 mvendorid
- B.2.3 marchid
- B.2.4 mimpid
- B.2.5 mhartid
- B.2.6 fflags
- B.2.7 frm
- B.2.8 fcsr
- B.2.9 mstatus
- B.2.10 mtvec
- B.2.11 mepc
- B.2.12 mcause
- B.2.13 mtval (mbadaddr)
- B.2.14 mie
- B.2.15 mip
- B.2.16 mscratch
- B.2.17 mcycle和mcycleh
- B.2.18 minstret和minstreth
- B.2.19 mtime、mtimecmp和msip
- B.3 蜂鸟E203自定义CSR
- mcounterstop
- 附录 C RISC-V 架构的 PLIC介绍
- C.1 概述
- C.2 PLIC中断目标
- PLIC中断目标之阈值
- C.3 PLIC中断源
- C.3.1 PLIC中断源之闸口（Gateway）和IP
- C.3.2 PLIC中断源之编号（ID）
- C.3.3 PLIC中断源之优先级（Priority）
- C.3.4 PLIC中断源之中断使能（Enable）
- C.4 PLIC中断处理机制
- C.4.1 PLIC中断通知机制（Notification）
- C.4.2 PLIC中断响应机制（Claim）
- C.4.3 PLIC中断完成机制（Completion）
- C.4.4 PLIC中断完整流程
- C.5 PLIC寄存器总结
- C.6 总结与比较
- 附录 D 存储器模型背景介绍
- D.1 为何要有存储器模型的概念
- D.2 存储器模型定义了什么
- D.2.1 按序一致性模型
- D.2.2 松散一致性模型
- D.2.3 释放一致性模型
- D.2.4 存储器模型总结
- D.3 存储器模型应用实例
- D.4 RISC-V架构的存储器模型
- 附录 E 存储器原子操作指令背景介绍
- E.1 什么是“上锁”问题
- E.2 通过原子操作解决“上锁”问题
- E.3 通过互斥操作解决“上锁”问题
- E.4 RISC-V架构的相关指令
- 附录 F RISC-V 指令编码列表
- F.1 RV32I指令编码
- F.2 RV32M指令编码
- F.3 RV32A指令编码
- F.4 RV32F指令编码
- F.5 RV32D指令编码
- F.6 RVC指令编码
- 附录 G RISC-V 伪指令列表
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RISC-V架构与嵌入式开发快速入门是2019年由人民邮电出版社出版,作者胡振波。
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