Ports/riscv64

Материал из ALT Linux Wiki

RISC-V

RISC-V является архитектурой с открытым набором комманд (ISA). ISA RISC-V имеют лицензию Creative Commons license (CC BY 4.0). Любой желающий может получить финальную версию ISA пользовательского уровня и черновик ISA привилегированного уровня.

Другая ключевая особенность архитектуры RISC-V - её расширяемость, что позволяет создавать разнообразные реализации. Минимальная спецификация архитектуры RISC-V включает в себя только инструкции для записи, сохранения, переходов и целочисленной арифметики. Код инструкций не зависит от размера регистра, минимальная спецификация обозначается RV32I, RV64I или RV128I ("I" означает integer) для размеров операнда 4, 8 или 16 байт соответственно. На данный момент порт Linux работает со спецификацией "RV64IMAFDC" или "RV64GC" ("G" == "IMAFD"):

  • I - целочисленные базовые инструкции;
  • M - умножение и деление целых чисел;
  • A - атомарные операции;
  • F - число с плавающей запятой одинарной точности;
  • D - число с плавающей запятой двойной точности;
  • C - сжатые 16-битные инструкции.

На данной странице можно найти последнюю информацию о статусе порта ALT на RISC-V (RV64GC). Сборка системы ведётся на плате SiFive HiFive Unleashed. Для целей тестирования выполняется сборка образов для QEMU и платы HiFive Unleashed. Подробнее об этом можно прочитать тут.

Рабочий план

  • Следующие ядра Linux были протестированы на SiFive HiFive Unleashed:
    • 4.15, 4.19-rc2, 4.19.6, 5.0.19, 5.1.9
    • 5.9.1 git
  • Методы загрузки (boot):
    • Berkeley bootloader -- ГОТОВО
    • U-BOOT (link) -- ГОТОВО
  • Порт Sisyphus -- В ПРОЦЕССЕ
    1. Toolchain -- ГОТОВО
    2. Linux Kernel -- ГОТОВО
    3. X11 -- ГОТОВО
    4. Desktop Environments:
      • XFCE -- ГОТОВО
      • GNOME -- В ПРОЦЕССЕ
      • MATE -- В ПРОЦЕССЕ
      • Cinnamon -- В ПРОЦЕССЕ
      • LXQt -- В ПРОЦЕССЕ

RPM/SRPM репозиторий можно найти по этой ссылке.

OpenOCD

OpenOCD (docs) это инструмент для отладки, внутрисхемного программирования и периферийного сканирования встраиваемых систем. В частности, этот инструмент полезен для низкоуровневой отладки загрузчиков, ядра Linux, и т.д., при помощи (GDB).

Чтобы выполнить отладку HiFive Unleashed через OpenOCD и GDB, необходимо выполнить следующие шаги:

  1. Подключить HiFive Unleashed к ПК через USB и включить её. USB интерфейс предоставляет UART0 (/dev/ttyUSB1) и JTAG интерфейсы через FTDI FT2232H (ссылка).
  2. Запустить (см. простейший конфигурационный файл ниже, а так же не забыть добавить пользователя в группу plugdev): 
    $ openocd -s <путь к директории с hifive-u.cfg> -f hifive-u.cfg
    OpenOCD будет слушать порт 3333 в ожидании подключения GDB.
  3. Запустить GDB собранный с поддержкой цели (target) riscv64.
  4. Подключить GDB к OpenOCD: 
    gdb$ target extended-remote localhost:3333
  5. Теперь можно устанавливать точки останова (breakpoints), исследовать память, дизассемблировать области памяти, и т.д. Для удобства возможно подгружать ELF файлы с отладочной информацией для импорта символов, что даёт возможность устанавливать точки останова на эти символы.

Пример простейшего конфигурационного файла hifive-u.cfg: 

adapter_khz 1000

interface ftdi
ftdi_device_desc "Dual RS232-HS"
ftdi_vid_pid 0x0403 0x6010
ftdi_layout_init 0x0018 0x001b
ftdi_layout_signal nSRST -oe 0x0020
ftdi_layout_signal LED -data 0x0020

set _CHIPNAME riscv
jtag newtap $_CHIPNAME cpu -irlen 5

set _TARGETNAME $_CHIPNAME.cpu
target create $_TARGETNAME.0 riscv -chain-position $_TARGETNAME -rtos hwthread
target create $_TARGETNAME.1 riscv -chain-position $_CHIPNAME.cpu -coreid 1
target create $_TARGETNAME.2 riscv -chain-position $_CHIPNAME.cpu -coreid 2
target create $_TARGETNAME.3 riscv -chain-position $_CHIPNAME.cpu -coreid 3
target create $_TARGETNAME.4 riscv -chain-position $_CHIPNAME.cpu -coreid 4
target smp $_TARGETNAME.0 $_TARGETNAME.1 $_TARGETNAME.2 $_TARGETNAME.3 $_TARGETNAME.4
$_TARGETNAME.0 configure -work-area-phys 0x80000000 -work-area-size 10000 -work-area-backup 1

flash bank spi0 fespi 0x20000000 0 0 0 $_TARGETNAME.0 0x10040000

init
if {[ info exists pulse_srst]} {
ftdi_set_signal nSRST 0
ftdi_set_signal nSRST z
sleep 1500
}
halt
flash protect 0 64 last off
echo "Ready for Remote Connections"

OpenSBI

QEMU virt

Для запуска образов на QEMU необходимо выполнить следующие шаги:

Шаг 0. Для запуска порта ALT на RISC-V необходимо установить QEMU с поддержкой riscv64. Например, в случае хостовой системы на ALT x86_64: qemu-system-riscv-core.

Шаг 1.a Прошивка OpenSBI для QEMU virt находится внутри qcow2/qcow2c. Скопируем её из образа: 

root$ qemu-nbd -c /dev/nbd0 qemu-riscv64.qcow2c
root$ mount /dev/nbd0p1 /mnt
root$ cp -v /mnt/usr/share/opensbi/qemu/virt/firmware/fw_payload.elf .
user$ FIRM=./fw_payload.elf

Шаг 1.b Альтернативный вариант: загрузить и установить последнюю версию пакета прошивки OpenSBI для QEMU virt. После этого прошивка OpenSBI будет находится в /usr/share/opensbi/qemu/virt/firmware/fw_payload.elf

Например: 

user$ curl -O http://ftp.altlinux.org/pub/distributions/ALTLinux/ports/riscv64/Sisyphus/noarch/RPMS.classic/opensbi-firmware-qemu-0.6-alt1.noarch.rpm
root$ rpm -i opensbi-firmware-qemu-0.6-alt1.noarch.rpm
user$ FIRM=/usr/share/opensbi/qemu/virt/firmware/fw_payload.elf

Шаг 2. Запуск образа qcow2/qcow2c на QEMU можно осуществить следующей командой, указав в QCOW путь к образу: 

$ QCOW=qemu-riscv64.qcow2c
$ qemu-system-riscv64 \
          -nographic -machine virt -kernel "$FIRM" \
          -m 2G -smp cpus=4 \
          -drive file="$QCOW",id=hd0 -device virtio-blk-device,drive=hd0 \
          -netdev user,id=eth0,hostfwd=tcp::5900-:5900 -device virtio-net-device,netdev=eth0

Шаг 3. Дальнейшая настройка графической системы выполняется при помощи VNC. При подключении по VNC установлен стандартный пароль alt, его будет предложено поменять при первоначальной настройке.

HiFive Unleashed

Для запуска образов на SiFive HiFive Unleashed (FU540) SoC необходимо выполнить следующие шаги:

Шаг 0. Предполагается, что microSD карточка находится в /dev/sdb. Выполним разметку microSD и создание файловой системы: 

root$ sgdisk -g --clear \
        --new=2::+32K    --change-name=2:'fsbl'          --typecode=2:5B193300-FC78-40CD-8002-E86C45580B47 \
        --new=3::+8M:    --change-name=3:'opensbi-uboot' --typecode=3:2E54B353-1271-4842-806F-E436D6AF6985 \
        --new=1::-0      --change-name=1:'root'          --typecode=1:0FC63DAF-8483-4772-8E79-3D69D8477DE4 \
        /dev/sdb
root$ mkfs.ext4 /dev/sdb1
root$ mount /dev/sdb1 /mnt
root$ tar -xpvf hifive-unleashed-riscv64.tar.xz -C /mnt

Шаг 1.а. First Stage BootLoader (FSBL) и OpenSBI находятся внутри распакованного дерева /mnt. Запишем их на разделы 2 и 3 соответственно, а затем размонтируем раздел: 

root$ dd if=/mnt/usr/share/fu540_boot/fsbl.bin of=/dev/sdb2 bs=1M
root$ dd if=/mnt/usr/share/opensbi/sifive/fu540/firmware/fw_payload.bin of=/dev/sdb3 bs=1M
root$ sync; umount /mnt

Шаг 1.б. Альтернативный вариант: загрузить и установить First Stage BootLoader (FSBL) и OpenSBI для FU540.

Например: 

root$ curl -O http://ftp.altlinux.org/pub/distributions/ALTLinux/ports/riscv64/Sisyphus/noarch/RPMS.classic/fu540-bootloaders-0-alt1.git54bfc90.noarch.rpm
root$ curl -O http://ftp.altlinux.org/pub/distributions/ALTLinux/ports/riscv64/Sisyphus/noarch/RPMS.classic/opensbi-firmware-fu540-0.6-alt1.noarch.rpm
root$ rpm -i fu540-bootloaders-0-alt1.git54bfc90.noarch.rpm
root$ rpm -i opensbi-firmware-fu540-0.6-alt1.noarch.rpm
root$ dd if=/usr/share/fu540_boot/fsbl.bin of=/dev/sdb2 bs=1M
root$ dd if=/usr/share/opensbi/sifive/fu540/firmware/fw_payload.bin of=/dev/sdb3 bs=1M
root$ sync; umount /mnt

Шаг 3. Система на microSD каточке готова к загрузке. Дальнейшая настройка графической системы выполняется при помощи VNC. При подключении по VNC установлен стандартный пароль alt, его будет предложено поменять при первоначальной настройке.

Полезные ссылки:

Ports