可能没多少人知道HiFive1开发板，所以先给大家简单介绍下背景。

HiFive1是全球首款基于开源指令集RISC-V架构的商用SoC Freedom E310-G000（下面都简称FE310）的开发板，由SiFive公司推出的，同时，这个公司也是RISC-V架构指令集的发明者创办的，所以，自然而然的，此次故事的主角就是围绕HiFive1这块板子以及FE310这块SoC。

第一时间拿到HiFive1开发板还是非常兴奋的，迫不及待地想向大家炫（分）耀（享），因此前段时间潜心修行，推掉无数应酬，只是为了能第一时间给广大网友同胞呈上全球第一款基于RISC-V商用SoC的开发板的体验。

所以各种废话就不多说了，直接进入正题。文中自然会一一解答网友现在可能还云里雾里的问题，比如RISC-V是啥？跟ARM有啥区别？FE310性能怎样？等等...

HiFive1开发板

第一眼看到HiFive1开发板是什么感受？如果你对Arduino比较熟悉，又比较拥护，说不定你已经开启了吐槽模式，确实HiFive1像Arduino UNO开发板毋庸置疑，毕竟它本身就是仿照着设计的，开发板打着的旗号本身就是兼容Arduino，没什么好奇怪的，至少在硬件接口这一块你能很快的熟悉HiFive1.

板子上的硬件资源并不是很多，布局可以直接参考下图。

HiFive1开发板特性：

• SoC：SiFive Freedom E310（FE310）、320+ MHz
• 内存：16 KB指令高速缓存，16 KB数据暂存器
• 其他特性：硬件乘/除，调试模块，灵活的时钟生成与片上振荡器和PLL
• 工作电压：3.3 V和1.8 V.
• 输入电压：5 V USB或7-12 VDC插孔
• IO电压：支持3.3 V或5 V
• 数字输入/输出引脚：19
• PWM引脚：9
• SPI控制器/硬件CS引脚：1/3
• 外部中断引脚：19
• 外部唤醒引脚：1
• 闪存：128 Mbit片外
• 主机接口（microUSB）：程序，调试和串行通信
• 尺寸：68 mm x 51 mm

硬件电路虽然看起来简单，但是实际电路设计以及用料还是十分考究的。

USB转串口/JTAG电路采用了FTDI的FT2232HL芯片，板子上兼容Arduino UNO的接口是通过德州仪器的电平转换IC实现的，另外，板子上也额外搭载了一个16MB的SPI FLASH，这个片外存储可以存放代码，用于开发板的程序运行，同样的，除了片外的启动模式，板子上的这颗FE310 SoC本身也支持Gate ROM、Mask ROM以及OTP的启动。

HiFive1开发板可以通过DC JACK接口或者MicroUSB供电，其中DC JACK接口支持7~12V的电源适配器供电，相应的可以支持更多的外设扩展。板子上的其实接口不多，剩下的基本就是一个复位按键、一个wake按键，和标准的Arduino开发板基本吻合。

HiFive开发板的背面是SiFive公司大大的logo，宣传作用很突出，另外还有这个公司的网址，很重要，你所需要的资料就在上面找了。

SiFive Freedom E310-G000 SoC

当然，开发板的重点还是在于板子上的这颗FE310-G000 SoC（下面简称FE310）。FE310采用QFN封装，尺寸大概在7mm*7mm（不是精确值，笔者自己量的，找了半天没找到这个SoC的尺寸）

FE310 SoC可以分为两部分，包含了一个核心处理器E31 Coreplex，以及其他的资源包括灵活的外设IO口，一个片外QSPI Flash控制器，8KiB OTP存储、8KB Mask ROM、时钟发生器以及一个always-on模块（包括一个可编程电源管理单元），系统框图如下。

在剖析FE310内部的同时，我们也正在逐渐地逼近真相，用更通俗易懂的话来说，FE310 SoC中集成的E31 Coreplex处理器就相当于我们平时经常接触的微控制器中的ARM Cortex-M系列处理器（这只是个比喻），而E31 Coreplex处理器与ARM Coretx-M系列处理器明显不同的地方在于架构和指令集。

我们知道ARM Cortex-M系列处理器目前是基于ARMv6-M、ARMv7-M、ARMv8-M这几种架构，以后可能还会更多，但这些并且是不开源的，而E31 Coreplex处理器则是基于RV32IMAC RISC-V架构，并且是一个开源的架构。先不谈性能如何，就以如果一个企业要拿来使用，如果选择ARM，那要付昂贵的IP授权费的，而E31 Coreplex则是免费的，并且源代码开放，因此企业能够全面检查RTL，以确保最高的信任级别以及具有相当大的灵活性。

另外，在实际的开发工程中，采用ARM架构还是具有某些局限性，而RISC-V可让不同的硬件平台具有完全的可移植性。比如一个客户在FPGA器件内实施RISC-V的设计，如果这个产品受欢迎，产品量显着增长，他们能够将其转移到ASIC中，而且不必支付许可费。如果采用ARM内核，这就行不通了，又要多付授权费用了。

当然，这样也并不是说RISC-V就是好到没边了，要知道，多数情况下，企业选择一个产品，尤其是像这类的IP架构那是要做芯片的，要做芯片还有多方面的因素，比如一开始的流片，比如正式量产后的销售，选择RISC-V虽然免费，但是你所需花大量的经历去验证自己的设计，另外，即便流片成功，上市后还要考虑到销量，在ARM生态圈遍地开花的今天，要重新打开一条路，让其它厂商接受你的产品并不容易。所以很多求稳的企业宁愿一开始花一部分钱去买ARM的IP授权，不但有支持，有测试，而且还有后端和工艺流程的支持，而不是只顾眼前的便宜直接选择RISC-V，这也是这个RISC-V要发展的难处。

最后，我们来看下官方例举的FE310 SoC的跟Arduino平台上的一些微控制器或者SoC的一些参数对比。

表格反应的参数对于FE310来说优势太大，而依我看，跟Arduino平台上的一些微控制器相比实在有些以大欺小，所以接下去的性能测试中我会直接跟目前主流的微控制器做比较，哪家粉丝多？当然ST，那就拿ST的微控制器来开涮，说错了，不是开涮，是对比。

HiFive1开发板上电

HiFive1开发板内置了一个RGB LED闪烁的程序，所以上电即可以运行看到效果。

由于HiFive1在设计上是兼容Arduino的，官方也介绍说可以直接用Arduino IDE作为开发，所以目前HiFive1有两套开发方式，第一用Arduino IDE，另外，通过Linux平台用官方提供的Freedom E SDK。

• Arduino IDE开发

HiFive1能使用Arduino IDE开发这倒是真的非常方便，但是，折腾了半天，发现貌似不支持windows系统的环境，需要在Linux系统下开发。无奈，换台电脑装了个Ubuntu系统继续搞，不过，这样的话一下子就把开发环境拉高了不少，简单的事情搞复杂，苗头不太好啊。

安装支持Linux系统的Arduino IDE

添加HiFive1板卡支持包的网址

下载安装HiFive1开发板的支持包

下载SiFive Freedom Boards的开发板支持包，下载过程慢不说，甚至有时会下载出错或者直接卡住，毕竟是国外的服务器，如果有VPN的话尽量用VPN，可以省下不少时间，笔者试了多次总是下载不了，于是选用第二套方案。

• 使用Freedom E SDK开发

除了Arduino IDE工具，我们可以直接通过Linux系统进行开发，首先下载Freedom E SDK软件开发包，在github上获取，命令如下。

git clone --recursive https://github.com/sifive/freedom-e-sdk.git

下载过程很慢，最好是找个空闲时间段让它慢慢下载，我是直接晚上下载，早上起来的时候发现完成了，或者也可以通过其他工具下载下来后再拷贝到Linux平台下。

Freedom E SDK软件包的开发需要安装一系列的工具如GCC 6.1.0交叉编译工具链，支持RISC-V的GDB以及OpenOCD工具等，这里提供下全套所需要安装工具的命令，可以节省下大家的时间。

sudo apt-get install autoconf automake libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk bison flex texinfo libtool libusb-1.0-0-dev make g++ pkg-config libexpat1-dev zlib1g-dev

安装完通过make tools命令编译这些工具。

工具装完，就可以编译自己需要的例程了。官方提供的一些例程在从git hub扒下来的软件包中。

编译例程以及下载例程的命令如下（以下的命令适用于你所处的位置在freedom-e-sdk的目录下）：

make software PROGRAM=（你程序的名字）

make upload PROGRAM=（你程序的名字）

接下去就要看看激动人心的性能测试了。

不过，为了方便查看测试结果，还需要配置一个串口工具，这里用的是minicom。

先测试一下，串口没问题，如下是默认的出厂程序打印的logo信息。

下面的FE310 SoC的性能测试分为两个部分，分别用Dhrystone以及CoreMark测试，不清楚这两个软件的朋友可以自行百度下，这里不多做介绍了，主要是用于测试CPU性能的工具。

• Dhrystone测试

从输出的Logo信息中我们也能看到，FE310的运行频率在267MHz左右，如果以微控制器的角度来看，很高了，但是远没有达到宣称的320MHz+啊。

最终的测试结果被爱板网的logo给挡住了，真实的数据是740740。然后换算到DMIPs需要除以1757（为什么要除以1757？因为这个测试是拿VAX 11/780来做基准参考的，VAX 11/780每秒能执行1757次Dhrystone Benchmark测试），也就是说最终的结果为740740/1757=421 DMIPs。

• CoreMark测试

CoreMark测试需要去coremark官方下载源码，然后需要用到core_list_join.c；core_main.c；coremark.h；core_matrix.c；core_state.c；core_util.c这几个文件。

执行的CoreMark测试

CoreMark的测试结果为 715。

对于这两个测试结果，直接看数值可能大家没什么概念，那拿出我们熟悉的ST系列微控制器产品作为对比。

FE310的整体性能介于ST的STM32F4与STM32F7之间。

从上表可以看到，依托于高主频的关系，FE310的性能在Dhrystone的测试中几乎要追上STM32F7，差不多是STM32F4的两倍，但是CoreMark的测试几乎没有很大的差距，为什么会这样？

原本想把事情简单直白的讲讲，现在看来这个愿望落空了，结果还是要较真，还必须追本溯源的聊聊了，从上表测试结果看到了Dhrystone和CoreMark的测试呈现的结果导致了一些差距，而差距的产生主要还是在于Dhrystone和CoreMark两个测试方式本质的不同，Dhrystone测试的更偏向于系统的整体性能，包括相应的软件、代码优化都能提升其整体的性能，而CoreMark就比较针对性了，比的就是核心CPU的性能，所以我们从测试结果中可以发现一件有趣的事情，单看Dhrystone的测试FE310几乎要追上了STM32F7，这说明FE310配套的软件代码综合优势很大，而从CoreMark的测试结果与STM32F7还有较大差距说明单论CPU性能FE310不如STM32F7。而且，更进一步，如果单论每MHz的性能，更能体现出来FE310的劣势（性能：1.58DMIPs / MHz，2.68 Coremark / MHz），换句话说虽然表面看起来FE310很强大，但是如果主频控制在同一水平，FE310的性能和功耗的控制可能都不及ARM Cortex-M4优化的好，也就是说，如果针对那些性能要求不高，又对功耗敏感的应用市场，FE310的位置其实还挺尴尬的。

由于FE310 SoC以及HiFive1开发板本身面世没多久，所以配套的例程或者应用案例并不会很多，但是通过笔者的多次测试，基本功能应用是没有问题的，现在的问题是该给他如何定位。综合来讲，在整体性能上FE310离STM32F7差点，但要超过STM32F4，但是有一点是不容忽视的，从FE310的规格书上我是没有找到FPU的介绍，而在单独的E31 coreplex处理器介绍是有FPU的，这点也是奇怪的地方，难道是在这颗SoC上并没有集成FPU单元，若真是这样的话，这无疑又是F310的一个劣势。再通俗的讲，目前ARM Cortex-M系列产品在嵌入式系统，物联网领域可以说深入人心，牢牢掌控者生态圈，而且价格相比FE310（目前没公布FE310单独的售价，但是搭载FE310的HiFive1开发板为59美金）肯定有大把的优势，如何去横插一脚？

想来想去，目前来看，我把适合用HiFive1开发板的人理了下：一类是非常明确，就想学习RISC-V架构、有意向定制自主微控制器产品、或者FPGA开发者想移植RISC-V到自身平台的，另一类是出于爱好，比如那些前卫的创客、电子发烧友、想第一时间体验RISC-V架构产品的人群，那不妨买一块玩玩。其实就我个人而言的话挺希望中国企业能紧跟RISC-V步伐，原因很简单，我们没有太多选择，另外我们也至少要做做样子，吓唬一下已沦为日本资本家手中的ARM！

Update 2017.4.28

今天很不错，试了一下居然在Arduino IDE下的开发包顺利更新完成，想想还是在文章中更新出来，毕竟这下名正言顺可以使用Arduino IDE工具开发了（但还是仅限于Linux平台）

目前最新的是1.0.2版本的

开发包更新完成后能在Arduino IDE工具的配置中找到对应的板卡，相应的串口、下载器

串口监视工具功能正常

小试了下RGB LED的绿灯控制

完美下载运行，Arduino IDE工具还是非常适合创客玩的，这下HiFive1也算暂时的功德圆满了。