Desenvolvimento de um microprocessador RISC-V de baixo consumo para aplicações em internet das coisas

Abstract

Com o avanço da tecnologia, dispositivos como atuadores, sensores e microcontroladores se tornaram menores, mais rápidos e baratos. Isso propiciou o surgimento das aplicações de Internet das Coisas (IoT), sistemas com módulos interconectados por meio de uma rede, capazes de controlar processos e monitorar variáveis em tempo real. Cada vez mais, aplicações desse tipo estão sendo implementadas com sucesso em áreas como agricultura, medicina e automação, entretanto, a alimentação dos componentes eletrônicos tem sido um desafio para a viabilidade desses sistemas. Dessa forma, a autonomia e o baixo consumo de energia se tornam características essenciais para os dispositivos projetados para essas aplicações. Nesse contexto, este trabalho teve por finalidade desenvolver um microprocessador de baixo consumo que implementa a arquitetura aberta RISC-V. A metodologia adotada para a efetivação desse projeto consistiu, primeiramente, em pesquisar por bibliografias especializadas, após isso, foi elaborado o projeto da microarquitetura do processador em nível de transferência de registradores (RTL) e a descrição dessa organização por meio da linguagem de descrição de hardware (VHDL). Posteriormente, o sistema digital foi implementado e testado com um dispositivo FPGA e, finalmente, foi sintetizado com uma tecnologia CMOS de 130 nanômetros. Durante o desenvolvimento deste trabalho, priorizou-se a utilização de tecnologias e ferramentas de código aberto e bons resultados foram obtidos a partir dessa abordagem, uma vez que a funcionalidade do microprocessador pôde ser verificada e a economia de recursos constatada. Ao final, o projeto foi disponibilizado em um repositório público na internet, tornando-se acessível a qualquer pessoa que deseje estudá-lo ou fazer contribuições para seu desenvolvimento.