Shrike：低成本开源 FPGA+MCU 异构开发板

PCBA
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shrike-lite-v1_r0.5

shrike-lite-v1_r0.4

设计文件

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Shrike 是印度硬件团队 Vicharak 推出的完全开源、低成本 FPGA+MCU 异构开发板项目，目标解决传统 FPGA 开发门槛高、工具链封闭、价格昂贵的痛点，面向学生、创客、硬件爱好者，把微控制器与 FPGA 融合，实现 “MCU 做应用，FPGA 做高速并行逻辑” 的异构计算平台。

一、项目设计理念

传统 FPGA 开发存在几个痛点：

FPGA 芯片昂贵，开发板价格高；
FPGA 本身缺少外设，需要搭配外部 MCU；
厂商工具链笨重，上手难度大。

Shrike 的思路：板载双芯片（MCU+FPGA）

MCU：负责 USB、文件、网络、人机交互、外设驱动，同时承担 FPGA 配置加载；
FPGA：负责并行高速逻辑处理；
两者板上直连通信，不用外接接线，一套板子同时拥有单片机与可编程逻辑的全部能力，适合数字逻辑教学、快速原型开发。
全部硬件开源，原理图、PCB、约束文件全部开放，允许用户复刻修改。

二、核心芯片规格

FPGA（全系列统一）

Renesas ForgeFPGA SLG47910V

1120 个 5 输入 LUT，1120 个 D 触发器
5KB 分布式 RAM，32KB BRAM 块存储
支持 Verilog 开发，支持 SPI 加载比特流，内置非易失存储
封装 STQFN‑24，低功耗架构

三款板子完整硬件对比

参数	Shrike‑Lite	Shrike	Shrike‑Fi
主控 MCU	RP2040（双核 Cortex‑M0+）	RP2350（Cortex‑M0+ + RISC‑V Hazard 双核）	ESP32‑S3（双核 Xtensa‑LX7）
FPGA	SLG47910V 1120LUT	SLG47910V 1120LUT	SLG47910V 1120LUT
Flash	4MB QSPI	4MB QSPI	8MB QSPI
无线	无	无	WiFi4 + BLE
PSRAM	可选配件	可选配件	最高 8MB（板载）
板载 BMS	无	可选配件	板载 BMS，支持锂电池
MCU ↔ FPGA 链路	4bit 并行通信	6bit 并行通信	6bit 并行通信
FPGA 引出 IO	14 路 PMOD 接口	14 路 PMOD 接口	14 路 PMOD 接口
MCU 引出 IO	23 路	24 路	21 路
用户 LED	2 颗	2 颗	2 颗
接口	Type‑C 供电下载、PMOD、面包板兼容	Type‑C 供电下载、PMOD、面包板兼容	Type‑C 供电下载、PMOD、面包板兼容

MCU 与 FPGA 之间的并行链路，承担两件工作：①MCU 向 FPGA 下发比特流完成配置；②运行时双向高速数据交互，MCU 代码可以读写 FPGA 内部寄存器，FPGA 逻辑也可以读取 MCU 信号。

三、系统架构与工作流程

比特流加载方式：MCU 充当 FPGA 配置控制器。PC 把 FPGA 比特流下载到板上 Flash；上电时 MCU 自动读取 Flash，通过板上并行总线配置 FPGA；运行中也可以随时重新重配 FPGA 逻辑，实现动态重配置。
IO 资源隔离

MCU 拥有独立 GPIO，用于普通单片机任务；
FPGA 的 IO 全部接到标准 PMOD 接口，方便外接模块；
板内专用通信通道，不需要占用外部引脚做互通。

3. 存储共享：QSPI Flash 可以被 MCU 与 FPGA 双方访问。

四、开发工具链与软件生态

官方 EDA：Renesas Go‑Configure Software Hub，图形界面，用于 Verilog 综合、布局布线，生成 FPGA 比特流。
社区工具：shrike‑gen，开源 CLI 工具，脱离 GUI，Makefile 驱动，命令行完成 Verilog 编译、生成比特流，适合自动化脚本开发。
MCU 开发支持

Arduino IDE：官方提供 Shrike 库，一键完成 FPGA 配置调用；
MicroPython / TinyGo：提供板级支持包；
C/C++ 裸机开发。

五、开源许可

软件代码：GPL‑2.0；
硬件设计（原理图、PCB、约束）：CERN‑OHL‑V1.2开源硬件协议，允许商业复刻、修改，衍生硬件同样开源。

六、适用场景

教学学习：数字电路、Verilog 入门，对比传统 FPGA 降低上手门槛；
异构原型：MCU 处理网络、USB，FPGA 实现高速 IO、PWM、信号采集；
物联网 FPGA 原型（Shrike‑Fi）：WiFi+FPGA 组合，做无线高速采集；
创客 DIY 项目、竞赛作品。

七、项目优缺点总结

✅优点

价格低廉，把 FPGA+MCU 做到单块小板；
硬件全部开源，可复刻；
MCU 直接配置 FPGA，支持运行时重配置；
PMOD、面包板友好，适合教学。

⚠️局限

FPGA 规模仅 1120LUT，属于中小规模，不能运行大型 SoC；
FPGA 芯片本身是闭源商用器件；
官方工具是 GUI，社区命令行工具还处于 Alpha 阶段。

八、项目地址

https://github.com/vicharak-in/shrike