Sobre o BoxLambda

BoxLambda é um projeto híbrido de hardware e software que cria um microcomputador caseiro baseado em FPGA com estilo retrô. O objetivo é criar um ambiente sandbox para experimentar com software e gateware de FPGA.

Configuração Física

A configuração física.

Funcionalidades Atuais

• FPGA alvo: Arty-A7-100T.
• Núcleo Ibex RISC-V com temporizador de máquina e suporte a interrupções de hardware.
• Interconexão baseada na arquitetura Harvard.
• Acesso de baixa latência a registradores e memória em todo o SoC.
• Contagens de ciclo de instrução previsíveis.
• Suporte a Reconfiguração Parcial de FPGA DFX.
• Acesso à memória externa DDR3 através do controlador de memória Litex.
• Acesso de depuração baseado em OpenOCD no FPGA e Verilator.
• Gráficos VGA baseados em VERA: 2 camadas, modo tile ou bitmap, 2 bancos de 64 sprites, 128KB de RAM de vídeo, paleta de 256 cores.
• Áudio PSG YM2149 duplo.
• Controlador de Cartão SD e Sistema de Arquivos FatFs.
• GPIO de 24 pinos, UART, Controlador SPI Flash, Controlador I2C.
• Suporte a Relógio e Calendário em Tempo Real (RTCC).
• Suporte a Teclado e Mouse USB HID.
• Ambiente C padrão baseado em Picolibc.
• Conjunto de aplicativos de teste cobrindo todos os componentes do SoC, executando tanto no FPGA quanto no Verilator.
• Núcleo Mecrisp Forth + C FFI.

Diagrama de Blocos do Gateware

Diagrama de Blocos do Software

Diagrama de Blocos da Arquitetura do SO BoxLambda.

Principais Objetivos

• Criar um sandbox para experimentar com software e gateware de FPGA:

  • Deve ser fácil começar e fazer algo: criar, hackear, mexer.
    • Simples o Suficiente para uma Pessoa: Um indivíduo motivado pode desenvolver um entendimento sólido de todo o sistema, incluindo software e hardware.
    • Comportamento Determinístico: A duração de operações como acesso à memória interna ou a registradores deve ser previsível por design.
    • Ambiente de Execução Autossuficiente compatível com programação interativa de alto nível e programação de sistemas de baixo nível.
  • Criar uma Arquitetura Modular que permita uma combinação de componentes de software e hardware. Opcionalmente, suporte a Reconfiguração Parcial de FPGA.

• Hardware Alvo: Arty-A7 da Digilent.

• O computador suporta os seguintes periféricos:

  • Teclado USB HID
  • Mouse USB HID (opcional)
  • Joystick USB HID (opcional)
  • Relógio e Calendário em Tempo Real (opcional)
  • Porta serial
  • Armazenamento em cartão SD
  • Armazenamento em memória Flash
  • Display VGA
  • Saída de áudio

• O som e os gráficos suportam demos e jogabilidade 2D em estilo retrô.

Status (abril de 2026)

• Infraestrutura (sistema de build, etc.): Completa.
• Gateware: Completo e atendendo aos requisitos.
• Software: Desenvolvimento em andamento.
  • Arquitetura do SO: definida.
  • Núcleo C do BoxLambda: parcialmente concluído.
  • Núcleo Mecrisp Forth: concluído.
  • Ambiente Mecrisp Forth: parcialmente concluído.
  • FFI Forth<->C: concluída.
  • Camada do sistema de arquivos: concluída.

Registro de Alterações

• Registro de Alterações

Links

• Código-fonte: https://github.com/epsilon537/boxlambda/
• Blog do Projeto: https://epsilon537.github.io/boxlambda/

Documentação

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