由高级语言编写的程序,通过相应的某种编译器,根据相应的指令集架构,可以被翻译成能被相应的处理器实现(Implementation)所识别的指令。如今我们所能见到的处理器基本上都采用了x86与ARM这两种指令集架构,漫长的发展过程使这两种架构足够成熟,也使得它们难以避免地出现许多问题。不少设计者对x86与ARM架构那过于复杂的指令集、昂贵的商业授权和难以获取的源码颇有微词,在这样的情况下,全新的指令集架构RISC-V逐渐吸引了设计者们的注意。RISC-V提供了免费开源、开发周期较短的处理器实现方案。面对国外芯片的生态和专利壁垒,RISC-V有望成为我国自主研制处理器芯片的一个极好的选择。本次设计主要通过对RISC-V官方提供的参考处理器实现项目Rocket Chip的研究,构建了基于RISC-V的SoC,首先对基于Rocket Chip的SoC的前端设计进行了研究,基于0.13μm工艺,通过逻辑综合和后端物理设计完成了SoC的物理实现,然后由Rocket Chip生成的软件模拟器初步对SoC的功能进行仿真,基于Xilinx ARTY A7开发板,将构建得到的SoC用FPGA实现,并对其进行原型验证,最后在基于FPGA的RISC-V平台上运行了FreeRTOS,实现了RISC-V SoC的操作系统移植。本次设计主要完成了以下工作:1)对Rocket Chip进行了研究。分析研究了Rocket Chip项目的架构,搭建了RISC-V交叉编译工具链,借由Rocket Chip项目生成基于RISC-V的SoC,利用软件模拟器和一个简单的测试程序对其进行软件模拟,初步验证了其功能。2)对构建得到的SoC的后端物理设计进行了研究。利用Design Compiler进行逻辑综合,将设计从RTL代码转换为门级网表,并通过了时序检查和形式验证,然后利用IC Compiler工具完成设计的后端物理设计,并通过了时序检查、物理验证和形式验证,得到最终的设计版图。3)对构建得到的SoC的FPGA实现进行了研究。利用Vivado工具建立工程并对其进行综合,利用Xilinx ARTY A7开发板将其用FPGA实现,并进行原型验证。4)考虑到嵌入式开发常需要实时操作系统来提高开发效率,对RISC-V平台上的操作系统移植进行了研究。基于FreeRTOS项目的源码,编写了一个实例,利用Xilinx ARTY A7开发板实现了基于FPGA的RISC-V平台上的FreeRTOS移植。