立创逻辑派FPGA-G1开发板支持Cortex-M1软核开发，这对于众多MCU爱好者来说，Cortex-M1无疑是一个亲切而熟悉的名词。在接下来的步骤中，我将带领大家使用Gowin软件内置的Cortex-M1软核，进行软硬件编程的实际操作。我们的目标是实现一个简洁而实用的功能——通过按键来控制LED灯的开关。让我们携手步入编程实践之旅。

1、FPGA 硬件搭建

首先我们这里打开，Gowin 软件，点开IP核里面搜索 M1 即可，如下图所示：

双击之后，进入配置界面，这里面包括 Cortex-M1、APB Bus Peripherals 和 AHB Bus Peripherals 配置选项，如下图所示：

1.1、Cortex-M1 内核介绍

这里我们双击 Cortex-M1 内核系统配置，如下图所示：

1.1.1、Common 界面，如下图所示：

Number of interrupts ：配置 Cortex-M1 外部中断数量，可选择 1、8、16 或 32，默认为 32
OS Extension ：配置 Cortex-M1 是否支持操作系统，默认为支持。
Small Multiplier：配置 Cortex-M1 small 模式硬件乘法器，默认为 normal 模式。
Big Endian：配置 Cortex-M1 数据大端格式，默认为小端格式。
External Interrupts：配置 4 个扩展的外部中断输入。若不选，则不支持扩展的外部中断输入。

1.1.2、DEbug 界面，如下图所示：

Enable Debug：开启 Cortex-M1 Debug 功能，默认为开启 Debug。
Debug Port Select：配置调试器接口，可以选择 JTAG、Serial Wire 和 JTAG and Serial Wire，默认为 JTAG and Serial Wire 是J-link上面的调试端口（JTAG模式下），这里我们选择 Serial Wire ，来用于DAP Link 调试。
Small Debug：配置 Small 模式调试器，默认为 Full 模式调试器。

1.1.3、Memory 界面，如下图所示：

ITCM Select：可以选择 Internal Instruction Memory 或 External InstructionMemory ，默认 Internal Instruction Memory 。
- Internal Instruction Memory：内部指令存储器，片内 Block RAM 硬件存储资源，起始地址 0x00000000；
- External Instruction Memory：外部指令存储器，如 SPI-Flash Memory 等，起始地址 0x00000000。
ITCM Size：配置内部指令存储器 Size，可以选择 1/2/4/8/16/32/64/128/256/512KB。而我们的逻辑派最大只支持64KB，这里我们选择默认为32KB。
ITCM Initialization： ITCM 初始化配置，只有在勾选了 Initialize ITCM 的情况下，该配置才能被启用，如果选择 Initialize ITCM，则支持 ITCM 初始化，可以在 ITCM Initialization Path 导入 ITCM 初始值文件路径。如果选择使用片外 SPI-Flash Memory 下载引导方式，ITCM 初始值根据不同的 ITCM Size 导入不同的 bootload 文件路径。注意 ITCM Initialization Path 导入的文件路径中，不能有以数字命名或 \r \n 等转义字符的文件夹路径。
DTCM Select 配置：可以选择 Internal Data Memory 或 External Data Memory ，默认 Internal Data Memory 。
- Internal Data Memory：内部数据存储器，片内 Block RAM 硬件存储资源，起始地址 0x20000000。
- External Data Memory：外部数据存储器，如 DDRx Memory 等，起始地址 0x20100000
DTCM Size 配置：如果选择已选择 Internal Data Memory，则逻辑派的 DTCM Size 最大只支持64KB，这里我们选中默认为32KB。

Cortex-M1 内核界面最终配置，其余保持默认，配置完毕点击 OK ，如下图所示：

2、GPIO 介绍

在 Gowin_EMPU_M1 IP核的配置界面可以看到。

AHB总线上： GPIO、 CAN、 Ethernet、 DDR3 Memory、 PSRAM Memory、 SPI-FlashMemory、 AHB Master [1-6]；

APB 总线上： UART0、 UART1、 Timer0、 Timer1、Watch Dog、 RTC、 DualTimer、 TRNG、 I2C Master、 SPI Master、 SD-CardAPB Master [1-16]。双击进入 GPIO 配置界面，如下图所示：

如果选择 Enable GPIO ，则 Gowin_EMPU_M1 支持 GPIO，默认关闭，在选择 Enable GPIO，则可以配置 GPIO 端口类型后则可以配置 GPIO 端口类型，支持IN、OUT、EN 端口类型，默认支持 INOUT 端口类型。

GPIO 配置完后，点击 OK，如下图所示：

其余我们这里就不在讲解了，感兴趣的去看看官网文档：Gowin-M1 IP核介绍

配置完毕之后，我们可以看到，GPIO 框已经变绿了，表示外设配置成功，如下图所示，然后点击 OK， Gowin_EMPU_M1 IP 配置就完成。

点击 OK 再点击Cortex-M1 界面的 OK ，之后会弹出是否添加此文件在工程里面，选中 OK 即可。如下图所示：

3、引脚分配

接下来就该编译文件了，在过程管理窗口 Process -> Synthesize 双击，如下图所示：

分配 FPGA 的 LED 的 I/O 引脚，工具栏找到可以找到 FloorPlanner 图标，如下图所示：

点击 FloorPlanner 后会转跳到如下图所示界面。如果没有创建 CST 文件，会提示创建，这里选择 OK 按钮：

接下来跳转到 FloorPlanner 选项卡，进行引脚分配。如下图所示：

注：如果对时钟有要求，需要对时钟进行约束，这里只用按键控制 led 则没有进行约束。

接下来在过程管理窗口 Process > Place & Route 双击，来对代码布局布线进行综合，如下图所示:

实物连接，如下图所示：

接下来我们该固化到 FPGA 的外部 FLASH 里面，如下图所示：

到此我们的 FPGA 搭建环境就告一段落了。

2、MDK 开发

接下来我们该用 keil5 进 MDK 开发。这里是官方提供MDK 设计步骤逻辑派FPGA-G1 MDK开发

这里我们直接下载官方测试 demo ，逻辑派FPGA-G1 配套程序

下载完成之后，根据路径打开此文件（Gowin_EMPU_M1_V2.1\ref_design\MCU_RefDesign\MDK_RefDesign\cm1_demo\project\led\mdk_v5）即可。如下图所示：

首先我们需要配置编译器，不然编译会报错的，如下图所示：

首先我们把IROM1 的启始地址设置为 0x00 即可，接下来，我们点击 User 界面，配置编译工具（这个路径就在你们 keil5 安装包位置:keil5\ARM\ARMCC\bin 注：每人的路径名字不一致，需要自己找一下），如下图所示：

添加完这个编译工具后，需要在后面添加一行命令（ D:\keil5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe --bin -o led.bin .\Objects\led.axf 注：fromelf.exe 前面根据自己的路径修改），这个用于生成一个 bin 文件，如下图所示：

在添加另外一个工具前我们需要再复制一个脚本（路径：Gowin_EMPU_M1_V2.1\tool\make_hex\ref_design\MCU_RefDesign\cm1_demo\project\led\mdk_v5\make_hex）到当前文件夹下（路径：Gowin_EMPU_M1_V2.1\ref_design\MCU_RefDesign\MDK_RefDesign\cm1_demo\project\led\mdk_v5\）,如下图所示：

在（Run #2）位置我们还需要添加一个脚本工具（名字：make_hex.exe），添加完成之后需要在后面添加一句话 led.bin 主要是用来生成一个 bin 文件，添加内容（make_hex.exe led.bin）点击 OK 即可，如下图所示：

添加完成之后，我们可以点击全编译，编译之后，会看到这里显示的是 0 错误， 0 警告。如下图所示：

如果重新下图错误请检查 Run #1 是否添加正确。

接下来我们修改程序，首先点击 gpio.c 修改驱动，程序和截图如下图所示：

#include "gpio.h"

void gpio_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitType;

	//Initializes GPIO pin 0~1 as output
	GPIO_InitType.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 |
	                         GPIO_Pin_1;    //Pin 0~1
	GPIO_InitType.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;	//As output
	GPIO_Init(GPIO0,&GPIO_InitType);					//Initialized

	//Initializes GPIO pin 2 as input
	GPIO_InitType.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitType.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;		//As input
	GPIO_Init(GPIO0,&GPIO_InitType);					//Initialized

	//Initializes output value
	//on:0; 1:off on some boards
	//on:1; 0:off on some boards
	//Customized
	GPIO_SetBit(GPIO0,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);
}

接下来我们修改程序，首先点击 main.c 修改驱动，程序和截图如下图所示：

#include "delay.h"
#include "gpio.h"



void GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin)
{
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));

  if ((GPIOx->DATAOUT & GPIO_Pin) != 0x00u)
  {
    GPIO0->DATAOUT &= ~GPIO_Pin;
  }
  else
  {
    GPIO0->DATAOUT |= GPIO_Pin;
  }
}


void GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, uint32_t PinValue)
{
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));

  if (!PinValue)
  {
    GPIO0->DATAOUT &= ~GPIO_Pin;
  }
  else
  {
    GPIO0->DATAOUT |= GPIO_Pin;
  }
}

//Application entry function
int main(void)
{

  SystemInit();	//Initializes system clock
  gpio_init();	//Initializes GPIO0
	delay_init();	//Initializes delay functions

  while(1)
  {

			GPIO_WritePin(GPIO0,GPIO_Pin_1,(GPIO0->DATA & GPIO_Pin_2)?1:0); //按键按下 LED3 红灯亮起
			GPIO_TogglePin(GPIO0,GPIO_Pin_0);	                              //LED2 进入翻转模式
			delay_sec(1);																										//Delay 1 second

  }
}

添加完成之后，我们可以点击全编译，编译之后，会看到这里显示的是 0 错误， 0 警告,后连接实物（我这边使用的一个 DAP-Link 连上~ 引脚：N14-DIO N16-clk），如下图所示：

在 MDK 软件中，首先点击魔法棒进入 Debug 选项，找到 Use 选项，选择自己使用的调试器，我们使用的 DAP-Link，这里就需要选择为 CMSIS-DAPDebugger ，如下图所示：

然后点击 Debug 进入调试界面，然后点击运行，让程序开始跑起来，如下图所示：

运行起来，可以看到板载的 LED2 在闪烁，当我们按下 F10 ， LED3 处于一致常亮状态，则我们 MDK 开发没有问题，如下图所示：

接下来我们开始添加 bootload （Gowin_EMPU_M1_V2.1\bootload\bootload\SA_0x400000\ITCM_Size_32KB\）,将里面的内容复制到我们的 LED 工程里面（路径：Gowin_EMPU_M1_V2.1\ref_design\MCU_RefDesign\MDK_RefDesign\cm1_demo\project\led\mdk_v5），如下图所示：

注：若是文件里面自动添加了则可以不用复制。

在当前文件夹里面（路径：：Gowin_EMPU_M1_V2.1\ref_design\MCU_RefDesign\MDK_RefDesign\cm1_demo\project\led\mdk_v5）创建 ITCM 文件用于后面下载在FPGA里面做引导启动，如下图所示：

接下来我们需要再进行编译，如下图所示：

编译成功后我们需要将更新的 itcm0 ~ itcm3 复制到 ITCM 文件夹里面，如下图所示：

3、固化程序

接下来我们回到 Gowin 软件，点击 IP Core Generator 中点击，找到之前建立的 Cortex-M1 软核，选中 gowin_empu_m1.ipc 后点击打开，如下图所示：

进入 Cortex-M1 配置界面，在 Memory 配置界面下，在 initialize ITCM前打钩，再点击 ... 添加文件，如下图所示：

找到 ITCM 初始化文件配置，点击到我们刚刚建立的存放 itcm 文件的文件夹路径，如下图所示：

添加完成后点击 OK 后会自动关闭Cortex-M1 界面，再点击 Gowin EMPU M1 右下角的 OK ，如下图所示：

点击 OK 之后，会弹出是否添加到当前项目中，选中 OK 即可，如下图所示：

IP Core Generator 界面消失之后，重新综合编译，如下图所示：

重新生成新的 fs 文件。然后连接好FPGA下载器，重新下载固化新的 fs 文件即可，如下图所示：

下载完成之后，可以看到逻辑派上的 LED2 开始闪烁，接下来按着 F10 引脚按键，LED3 将会亮起，松开之后灯将会熄灭。

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1、FPGA 硬件搭建 ​

1.1、Cortex-M1 内核介绍 ​

1.1.1、Common 界面，如下图所示： ​

1.1.2、DEbug 界面，如下图所示： ​

1.1.3、Memory 界面，如下图所示： ​

2、GPIO 介绍 ​

3、引脚分配 ​

2、MDK 开发 ​

3、固化程序 ​