Informazioni su BoxLambda

BoxLambda è un progetto che unisce hardware e software per creare un microcomputer homebrew in stile retrò basato su FPGA. L'obiettivo è creare un ambiente sandbox per sperimentare con software e gateware FPGA.

Configurazione fisica

La configurazione fisica.

Funzionalità attuali

• FPGA di destinazione: Arty-A7-100T.
• Core Ibex RISC-V con timer macchina e supporto per interruzioni hardware.
• Interconnessione basata su architettura Harvard.
• Accesso a bassa latenza a registri e memoria su tutto il SoC.
• Conteggi di cicli di istruzioni prevedibili.
• Supporto per riconfigurazione parziale DFX FPGA.
• Accesso alla memoria esterna DDR3 tramite il controller di memoria Litex.
• Accesso di debug basato su OpenOCD su FPGA e Verilator.
• Grafica VGA basata su VERA: 2 livelli, modalità tile o bitmap, 2 banchi di 64 sprite, 128KB di Video RAM, palette di 256 colori.
• Audio PSG duale YM2149.
• Controller per SD Card e File System FatFs.
• GPIO a 24 pin, UART, Controller Flash SPI, Controller I2C.
• Supporto per orologio e calendario in tempo reale (RTCC).
• Supporto per tastiera e mouse USB HID.
• Ambiente C standard basato su Picolibc.
• Suite di applicazioni di test che copre tutti i componenti SoC, funzionante sia su FPGA che su Verilator.
• Core Mecrisp Forth + C FFI.

Diagramma a blocchi del gateware

Diagramma a blocchi del software

Diagramma a blocchi dell'architettura del sistema operativo BoxLambda.

Obiettivi principali

• Creare un sandbox per sperimentare con software e gateware FPGA:

  • Dovrebbe essere facile iniziare e fare qualcosa: creare, hackerare, armeggiare.
    • Abbastanza semplice per una persona: Un individuo motivato può sviluppare una solida comprensione dell'intero sistema, compresi software e hardware.
    • Comportamento deterministico: La durata di operazioni come l'accesso alla memoria interna o ai registri deve essere prevedibile per progettazione.
    • Ambiente runtime autonomo che supporta programmazione interattiva di alto livello e programmazione di sistema di basso livello.
  • Creare un'architettura modulare che consenta una combinazione di componenti software e hardware. Opzionalmente, supportare la riconfigurazione parziale FPGA.

• Hardware di destinazione: Arty-A7 di Digilent.

• Il computer supporta le seguenti periferiche:

  • Tastiera USB HID
  • Mouse USB HID (opzionale)
  • Joystick USB HID (opzionale)
  • Orologio e calendario in tempo reale (opzionale)
  • Porta seriale
  • Archiviazione su scheda SD
  • Archiviazione su memoria Flash
  • Display VGA
  • Uscita audio

• Il supporto audio e grafico consente demo 2D in stile retrò e gameplay.

Stato (aprile 2026)

• Infrastruttura (sistema di build, ecc.): Completata.
• Gateware: Completato e soddisfa i requisiti.
• Software: Sviluppo in corso.
  • Architettura del sistema operativo: definita.
  • Core C di BoxLambda: parzialmente completato.
  • Core Mecrisp Forth: completato.
  • Ambiente Mecrisp Forth: parzialmente completato.
  • FFI Forth<->C: completata.
  • Livello del filesystem: completato.

Registro delle modifiche

• Registro delle modifiche

Collegamenti

• Codice sorgente: https://github.com/epsilon537/boxlambda/
• Blog del progetto: https://epsilon537.github.io/boxlambda/

Documentazione

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• Indice completo della documentazione