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目录 一、前述 二、基础了解 三、安装软件 四、CPLD使用流程 1.在VE里定义引脚和信号关系 2.生成空的CPLD工程 3. Quartus下进行工程转换 4.Supra下编译出最终的bin 五、上述过程中的说明 1. 自定义模块的命名 2. Ve中定义的信号关联 A. MCU和外部引脚的关联 B. CPLD和外部引脚的关联 C. MCU和CPLD之间的关联
前言：
AGM是AG32 MCU, 可编程SoC和异构MCU的解决方案提供商, 海振远科技可提供全系列的开发板及SDK资料，方便用户从0开始，快速上手开发。 AGM AG32 MCU和FPGA 目前广泛应用于工业，消费，测试测量和医疗等场景。 AG32内置的FPGA( AGRV2K) 可升级替代EP570, EPM1270, LATTICE XO2-256，XO2-640, XO2-1200 等。 AG32 的管脚可以灵活定义，引脚与STM32。并且内置2KLE FPGA， 非常适合MCU + FPGA/CPLD的应用场景。
在使用MCU+CPLD联合编程之前，请确认已经熟练掌握MCU的使用方法，并且对CPLD编程（verilog语言）有一定的基础。 另外，对AHB总线也需要有一定的了解。 这个章节分为两部分： 第一部分，展示联合编程中各种概念和操作流程； 第二部分，从具体案例出发，由浅到深来描述各种常用的编程技巧。
一、前述在AG32芯片（所有型号）中，都有内嵌2K的逻辑门，可供FPGA/CPLD来使用。 也就是说，使用AG32的芯片时，有三种选择： 如果： 用于1（仅用做MCU），不必关注此文档。 用于2（仅用做CPLD），硬件设计和操作流程，也不必关注此文档。 用于3（MCU和CPLD联合编程）：请按照该文档的描述，先完整走一个流程。 . 二、基础了解1. AG32整颗芯片包含两部分：MCU和CPLD。 这两部分是相互独立的（各自编译、各自下载），但又可以相互连通起来（信号连通）。 芯片要把这两部分的bin都烧录进去，才能运行起来。 2. MCU和CPLD到外部Pin脚的连通，是通过VE文件来配置的。 跟ST芯片每个Gpio对应某个固定Pin脚不同，在AG32中，所有的Gpio/大部分的外设，对外引脚并不是定死的。而是需要在VE文件中指定对应。 VE中，除了配置Gpio到Pin的关联，还可以配置MCU到CPLD之间的信号关联。 3. MCU+cpld联合编程时，CPLD工程是由vscode的“prepare LOGIC”命令自动生成的。 注意：联合编程时，CPLD工程不能手工通过supra建立。 CPLD的对外接口，也是依托于vscode工程来的，不再是孤立的。 CPLD中的top module的信号输入，是关联到MCU工程的（由VE配置出来）。 4. CPLD在联合编程中的定位： 整颗芯片运行时，需要两个bin：MCU的bin和CPLD的bin。 如果芯片中只使用MCU不使用CPLD： 此时，VE文件里只配置MCU用到的Pin脚即可。 这种情况下，vscode工程中点“upload LOGIC”时，会自动生成默认logic（该logic中“用户逻辑”为空而已），并编译出bin并烧录。 整个过程中，logic部分对开发者来说是无感的。 如果芯片中同时使用MCU和CPLD： 那么要把工程配置成“自定义logic”。 此时VE文件里需要配置用到的MCU和PIN之间、MCU和CPLD之间、CPLD和PIN之间，三种情况下的信号关联。 这种情况下，VSCode下点“prepare LOGIC”按钮，会为开发者生成CPLD的框架工程。开发者需要在这个框架下完成CPLD逻辑的编写。这个编写调试中，开发者持有主动权。等全部开发完成，并编译出BIN，烧录就又回到VSCode去烧录。 这个过程，除了logic需要用户自己编写编译外，从更外层的视角看，整个流程还是跟“默认Logic”是相同的。 .
三、安装软件MCU需要使用到的VSCode前边已经安装过了。 FPGA/CPLD需要使用Supra和Altera Quartus II两个软件来编程。 其中： Supra.exe软件在安装完SDK后，已经在SDK路径下了，可直接使用（无需额外安装Supra）。 （注：如果在SDK路径下没有找到Supra.exe，可进入安装路径\AgRV_pio\packages\tool-agrv_logic\bin\去找到。同时建议手工新建一个快捷方式到SDK路径下以方便后续使用） Altera Quartus II软件需要用户自行安装，安装后再安装对应的器件库。 （注意：Quartus不能使用Lite版本，需要使用Full版本。最好使用版本：Quartus II 64-Bit Version 13.0.1 Build 232 06/12/2013 SJ Full Version） 在这两个软件中， Quartus工具用来编写vlog代码并导出vo文件，Supra工具使用vo文件来生成最终的bin。 . 四、CPLD使用流程从使用角度来说，整体需要4个步骤： 下边进入详细描述。 1.在VE里定义引脚和信号关系这部分和MCU使用是相仿的。 在MCU里，都是MCU信号直接到PIN脚的映射。比如：
那么，在使用CPLD里，除了上述的“MCU信号到PIN脚”关联外，还允许“MCU信号到CPLD信号”和“CPLD信号到PIN脚”的两种关联。这里描述的三种关联，是常见的三种信号关联方式。详细使用方法，后续会介绍。 这里需要知道的是，每次VE文件修改完以后，都要重新走一遍整个流程（从prepare LOGIC开始）。 其实不光修改完VE需要重新走一遍流程，有时修改platformio.ini也需要重新走一遍流程（比如，修改管脚数量）。 如果是第一次试验example例程，可以不用修改，使用默认的VE文件即可。 2.生成空的cpld工程仍然以example（路径：...\AgRV_pio\platforms\AgRV\examples\example）为例建立工程。 在example样例程序中，默认是没有打开自定义ip的。 首先，要通过配置打开自定义ip 方法：在platformio.ini中打开以下两项： ip_name = analog_ip logic_dir = logic 注意：这两行去掉注释的时候，前边不要留空格。要顶格写。 打开以上两项并保存文件后，才能在左边栏看到创建logic框架工程的选项（prepare LOGIC）：
点击该功能【Prepare LOGIC】后，可以看到在example工程目录下生成一个logic文件夹，自动生成的文件如下图：
这里生成的logic文件夹，就是空的CPLD工程。也是后续编写CPLD的模板工程（后续代码在这个基础上添加）。 关于改写文件名：
这里的文件名字，是根据platformio.ini里边的配置项来的：
board_logic.ve = example_board.ve
ip_name = analog_ip
logic_dir = logic
如果想改文件名字，可先在platformio.ini中更改名字，更改后再点生成按钮来自动生成。可更改的名字，就是上边的三项：
board_logic.ve 对应logic文件夹内example_board.v的名字
Ip_name 对应logic文件夹内analog_ip.v的名字
Logic_dir 对应文件夹logic的文件夹名字
在生成后的文件夹内，注意其中的两个.v文件：analog_ip.v和example_board.v。 这两个文件是vlog的源码文件。 其中： analog_ip.v是一份空的模板，用户自己要实现的功能，就在这个空模板上展开；这个空的模板里边，主要就是module analog_ip的接口定义。 example_board.v是根据工程中example_board.ve里的pin配置，Logic prepare时自动转换出来的v源码，也是supra工程的top module。这部分不要手工改动。
到这里，CPLD空工程建立完毕。 注意： 后期修改完VE的配置后，Prepare LOGIC时，会重新生成 CPLD工程模板，这个模板文件都仍然存到logic文件夹下，且仍然是这两个.v文件。 只不过analog_ip.v对应新增出analog_ip_tmpl.v文件，而example_board.v则是直接覆盖。 由于analog_ip.v是用户程序的入口，用户程序会从这里开始写。这个文件一定是会修改的。所以，每次prepare LOGIC时，这个文件会对应生成 analog_ip_tmpl.v文件，而不是覆盖。 生成出analog_ip_tmpl.v后，用户要根据自己的情况，把新接口手动合并到analog_ip.v去。
注：这里只是以example来举例。实际应用中，在导出空工程前，需要先配置好platformio.ini的其他项和example_board.ve所需要的引脚。包括：board_logic.device配置32/48/64/100脚。 也就是第一步要做的内容。
3. Quartus下进行工程转换使用前边安装过的Quartus II软件，打开\example\logic\的工程文件。打开后如图：
这里除了example_board.v和analog_ip.v外，还有个系统的alta_sim.v，这个文件是提供芯片系统的功能，类似函数库，可不用关注。 此时，这个工程是个空的工程，用户要根据需求在analog_ip.v中实现功能。 再次回顾下3个.v文件： 1、analog_ip.v：用户自定义logic的入口。用户logic实现在这里展开； 2、example_board.v：整个logic的top module。会关联analog_ip的module和atla_sim下的各module。不要修改该文件。 3、alta_sim.v：封装过的跟AG32相关的各module。不要修改该文件。 接下来进行空工程的转换和编译。
注意：如果不是很熟练，这里的空工程最好不要马上添加自己的代码。而是应该首先工程转换。 工程转换的目的，是把CPLD模板工程真正转换成quartus实际运行的状态。 操作步骤： 打开Quartus菜单的【tools】->【Tcl Scripts...】，弹出框如下图：
【Run】运行成功后，可以看到该logic占用的资源数量。
这个转换的过程，顺便进行了CPLD工程的编译。 上图中斜杠前边标识的大小就是所占的逻辑单元数（后续使用中逻辑单元不能超过2K，严格讲，是2112个逻辑单元） 注意：第一次导入工程，必须执行上图的方式来转换。后续编写和修改CPLD代码后，可以仍然执行上图方式，也可以直接点下图的“编译”按钮来编译。
执行到这里，会在logic下生成vo文件出来（在\logic\simulation\modelsim下）。 如果用户有自己的逻辑，可以在这时，把逻辑加入到analog_ip.v中去，并点上图的三角号重新编译。 到这里，Quartus工具的任务也完成了。 接下来打开Supra来继续生成bin文件。
4.Supra下编译出最终的bin在Supra工具里，打开该工程（\example\logic\）。 然后，点击【左上角Tool】->【Compile】，在弹出的画面中点右下角的【run】。
编译成功后，画面会有提示。 Compile design example_board done with code 0 然后在logic路径下可以看到新编译出来的bin。 这个bin就是要烧录到芯片的cpld.bin。 到这里，supra工具的任务完成。 至于烧录，重新回到VSCode下烧录logic即可。如下图：
到这里，新建一个空工程、转换、编译、烧录的整个流程描述完毕。 强调： 后续如果在VE里修改过配置，则需要走一个全过程：vscode下prepare LOGIC再生成一遍CPLD模板、合并analog_ip_tmpl.v到analog_ip.v中去、启动quartus去转换、supra下编译，回到vscode下烧录logic。 后续如果只是在quartus下编写CPLD代码，需要走的几步：quartus下编译、supra下编译、回到vscode下烧录logic。
五、上述过程中的说明上述流程中涉及两个比较关键的点：
1. 自定义模块的命名自定义的逻辑，自定义文件名必须与自定义模块名相同，就是在platformio.ini中设置的ip_name的名字。 这个对应关系，在上述流程点prepare LOGIC自动生成代码时，会自动完成。 如果是手工编辑的逻辑代码，或者对这里的命名进行过改动，会出现后续Quartus中使用的异常。
2. Ve中定义的信号关联在AG32中，MCU和cpld和外部引脚，三者是相互独立的。 MCU用的IO，在ve里，可以关联到外部引脚Pin_xx； CPLD用的IO，在ve里，可以关联到外部引脚pin_xx； MCU的某一路信号又可以直接和CPLD的某一路信号，在ve里，关联起来； 所以，ve是很关键的一个桥梁。 在ve中定义好以后，运行prepare LOGIC会自动产生cpld的顶层模块的输入输出接口，这些接口就是CPLD和MCU与外部引脚关联的信号通路。 这里着重描述下3种情况在VE文件里的定义。
A. MCU和外部引脚的关联比如，定义gpio到外部引脚：GPIO4_3 PIN_32 比如，定义串口0到外部引脚：UART0_UARTRXD PIN_31
定义格式为：MCU的FunctionName + 空格 + Pin脚ID。 这部分在 MCU 使用里描述的很多了，不再赘述。
B. cpld和外部引脚的关联比如，定义led到外部引脚：LED_D3 PIN_32:OUTPUT
定义格式为：CPLD信号名称 + 空格 + PIN脚ID:方向
其中，
CPLD 信号名称，是自定义名称，这个名称随后可以在 CPLD 中引用；
方向，有 3 种：OUTPUT、INPUT 和 INOUT（这个方向是 CPLD 对外部引脚来说的）。
方向是可选的，可加可不加。如果不加，则是默认的 INOUT（双向）。
上述定义在 ve 里添加后，执行 prepare LOGIC 命令，在自动生成的 CPLD 工程中，可以看到输出到 CPLD 顶层模块接口中的 item 如下：
那么， input BTN_L1: 是 PIN 到 CPLD 的信号； output LED_D2: 是 CPLD 到 PIN 的信号； output LED_D3: 是 CPLD 到 PIN 的信号； 然后在 CPLD 代码中操作 LED_D3 这个信号的高低，最终操作的 PIN_32 管脚的高低。 （注：VE 里每行最后定义的方向是可选的） C. mcu和cpld之间的关联比如，定义 gpio 信号到 CPLD：GPIO4_1 iocvt_chn 比如，定义串口 1 的 tx 信号到 cpld：UART1_UARTTXD txd_chn
定义格式为：MCU的FunctionName + 空格 + CPLD信号名称
其中，
这里的 FunctionName，同 1 中的 FunctionName，就是 MCU 里的通路定义。更多定义参考《AGRV2K_逻辑设置.pdf》，里边有全部的 MCU 端可用的 FunctionName 列表。
除了 MCU 的 FunctionName（映射到引脚）外，MCU 对 CPLD 还开放出更多的内核级通路接口，如：mem_ahb_各通道，dma 各通道，MCU 的 reset 和 stop 等信号，具体定义也参考《AGRV2K_逻辑设置.pdf》。
这里定义后，执行 prepare LOGIC 命令，在自动生成的 CPLD 工程中，可以看到输出到CPLD顶层模块接口的 item 如下：
对于 iocvt_chn 来说，对应的是没有指定方向的普通 gpio（GPIO4_3）口，则这里生成的信号同时包含有输入和输出两种。 注：这里的输入和输出，是相对于 CPLD 端来说的。蓝色的 input/output，就是该信号的方向。比如： output iocvt_chn_in：是 CPLD 输出到 MCU 的信号； input iocvt_chn_out_data：是 MCU 输出到 CPLD 的信号； input iocvt_chn_out_en：是 MCU 输出到 CPLD 的信号（en 信号很少用，一般可忽略）； 对于 txd_chn 来说，由于 MCU 的串口 TX 是定义好方向的，是 MCU 的 output 方向。所以在 CPLD 里只有两个 item 项： input txd_chn_out_data：是 MCU 输出到 CPLD 的信号； input txd_chn_out_en：是 MCU 输出到 CPLD 的信号（en 信号很少用，一般可忽略）； 如果对普通 GPIO 也设置了方向，则导出到 CPLD 的方向也就只有对应方向的信号了。 如：VE 里设置 GPIO4_1 iocvt_chn 为 mcu 的输出：
则prepare LOGIC后生成的item只有input的两项。如下：
注意：在MCU和CPLD信号连接中，MCU的output就是CPLD的input。 到这里，第一部分（MCU+CPLD使用的概念和流程）描述完毕。
AG32概述: AG32系列32位微控制器旨在为MCU用户提供新的自由度和丰富的兼容外设以及兼容的引脚和功能。AG32VF407产品系列提供卓越的品质、稳定性和非凡的价值。 器件特征: ■ 最大 CPU 速度为 248 MHZ ■ 从 Flash 执行零等待 ■ SRAM 128KB.FLASH 1MB ■ 支持浮点 ■ 1个CAN2.0.5个UART2个I2C ■ 2 个基本定时器，5 个高级定时器 ■ 支持 SDIO 、以太网 MAC ■ 支持 USB FS+OTG ■ 看门狗 ■ 3个 12 位、最高 3M SPS ADC(17 通道)、2个 DAC ■ 2x 比较器 ■ RTC, SPI ■ 内置2KLE FPGA逻辑单元
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