https://icfgblog.com/index.php/tag/linux/ https://icfgblog.com/index.php/software/328.html 2022-03-26T20:50:00+08:00 在过去的四个月时间里，一直尝试着在FPGA部署RISC-V处理器，并运行Linux操作系统，基本浏览了全网这方面所有教程，git clone，make的技能炉火纯青。 在FPGA部署Rocket Chip并运行Linux主要有两种方式，一种是伯克利官方仓库fpga-zynq，它需要借助ARM，通过前端服务器Frontend Server和ARM交互，进行串口显示。另一种是不借助ARM。 一、借助ARM 如下图所示，ARM端运行了PetaLinux，通过执行./fesvr-zynq pk hello ARM运行fesvr-zynq前端服务器，将pk（非常小的内核）和hello（rv-gcc编译的hello程序）搬到RV内存的特定地址，RV核执行之后，会将打印的结果告诉fesvr，最后通过ARM的串口显示。 通过执行./fesvr-zynq bbl也是类似原理，BBL是伯克利加载启动器，和OpenSBI有相同的作用，但比它更简化。bbl生成时，会加上payload选项，包入linux的Image镜像。此前Linux镜像生成时，也会包入简单根文件系统。这样就集齐了Linux运行的吉祥三宝：bootloader、kernel、root file system。 该工程已在ZC706的板子上复现，预编译的比特流文件似乎有点问题，需要重新生成才奏效。这个工程的缺点也比较明显： Rocket Chip子仓库不在主分支上，是2018年的旁支，版本比较旧。 Vivado需要用2016.2版本，Ubuntu也最好是16版本，否则会报莫名的版本错误。 需要借助ARM，不纯粹。 借助ARM运行RV Linux的工程还有几个： rc-fpga-zcu, vivado 2017.1 , ZCU102 boom-riscv, vivado 2018.2 , ZC706 labeled-RISC-V, vivado 2019.1, ZCU102 二、不借助ARM Z系列的板子都会带ARM，还找到一些不借助ARM，直接从SD卡启动的工程，也做了一些比较： 开源项目 更新频率 支持开发板 复现难度 Chipyard 活跃 VCU118 难 fpga-rocket-chip 三年前 Nexys A7 100T 易 lowrisc-chip 四年前 Nexys A7 100T 中 rocket-chip-vcu128 半年前 VCU128 中 vivado-risc-v 活跃 KC705,VC707,Nexys A7 100T 易 最终选择了最后一个仓库复现，社区很活跃，子仓库也是最新的，以打补丁的形式修改OpenSBI、Uboot、Linux kernel，容易进一步学习。 但要成功复现也不是想象中那么简单，运行环境如下： Ubuntu 20 LTS ,32G内存 Vitis 2020.1以上 自己的虚拟机虽然是Ubuntu20，但只有8G内存。服务器虽然有32G内存，但Ubuntu是18.04，而且生成SD卡也不能在服务器上。这种因为环境造成的尬尴，Docker是最佳选择！ 基本思路是，服务器装一个Ubuntu20的Docker环境，用来生成比特流文件；本地虚拟机用来生成SD卡需要的吉祥三宝：bootloader、linux kernel、root file system。 1、比特流文件 Docker的入门可以参考之前的博客 Docker 入门+实战 docker pull ubuntu:20.04 # 挂载整个工作目录，包含vivado软件 docker run -it --name yourname --user -v /home/username/:/home ubuntu:20.04 之后按照github上的流程安装好相关的依赖软件make apt-install，make update-submodules。最后选择kc705的板子 source /opt/Xilinx/Vivado/2020.1/settings64.sh make CONFIG=rocket64b2 BOARD=kc705 bitstream 生成好的比特流文件会在workspace目录下的vivado工程里，之后需要通过本地的vivado烧到板子上。 有意思的一点是，生成的过程中，设备树文件会合并到bootrom.img，然后作为固件一起烧进比特流文件。 2、SD卡准备 准备好SD卡，大卡小卡皆可，运行./mk-sd-card，主要流程是先下载Debian发行版的根文件系统，再分别生成uboot、opensbi、Linux kernel。opensbi会payload uboot，生成boot.elf和kernel一起放到SD卡的第一个分区，根文件系统放到SD卡的第二个分区。 最后写SD卡的过程会遇到一些错误，可以查看 issues 23:老显示SD占用，写不进数据， 需要手动umount /media/xxx/BOOT and rootfs 然后重新 ./mk-sd-card 。 3、最后一难 将SD卡插入卡槽，用vivado将bit流文件烧进板子，连接好串口，期待神圣的时刻：发现串口无打印！查看手册，发现是SW13的设置出错了，改成默认就行。 最后，见证奇迹的时候： 虽然代码不是我写的，移植不是我做的，但看到起来的那一刻，也是热泪盈眶。接下来，盘它！ //纪念第100篇灌水博文 https://icfgblog.com/index.php/software/324.html 2022-03-09T10:52:00+08:00 全网有各种Qemu运行riscv linux的教程，有点杂，在此做一个总结分类。 要成功运行起来不难也不容易，跑不通最大的原因可能是版本问题，包括Qemu的版本、Opensbi版本、Linux的版本、BBL版本。 硬件上启动Linux需要准备三样东西：bootloader、Linux 内核、根文件系统。bootloader可以是opensbi(Open Supervisor Binary Interface)、bbl(Berkeyly Boot Loader)。根文件系统可以通过busy_box配置，也可以是各类linux发行版。 Qemu是硬件仿真器，可以将它当成一个实际的硬件，包含地址映射、外设等。 spike是指令集的模拟器，也是可以当成是硬件，但它与Qemu不同，只能解析二进制指令，Qemu还可以解析elf文件。有关spike、pk、fesrv可以参考这两篇文章：深入理解基于RISC-V ISS Spike的仿真系统：探索Spike，pk和fesrv、华科OS教程：RISC-V体系结构 一、Qemu 运行 1、默认opensbi + 独立Image + 独立rootfs 搭建qemu RISC-V运行Linux环境 汪辰，在 QEMU 上运行 RISC-V 64 位版本的 Linux qemu-system-riscv64 -M virt \ -m 256M \ -nographic \ -bios default\ -kernel linux/arch/riscv/boot/Image\ -drive file=rootfs.img,format=raw,id=hd0 \ -device virtio-blk-device,drive=hd0 -append "root=/dev/vda rw console=ttyS0" 2、opensbi包Image+独立rootfs risc-v linux 根文件系统制作和运行 先生成linux内核文件Image，然后用opensbi的PAYLOAD选项将内核一起包入编译。最后运行时一定要加上-bios none否则会出现地址冲突错误。 qemu-system-riscv64 -M virt \ -m 256M \ -nographic \ -bios none\ -kernel opensbi/build/platform/generic/firmware/fw_payload.elf\ -drive file=rootfs.img,format=raw,id=hd0 \ -device virtio-blk-device,drive=hd0 -append "root=/dev/vda rw console=ttyS0" 3、独立opensbi+独立Image+独立rootfs JUMP方式 构建riscv上运行的linux系统 qemu-system-riscv64 -M virt \ -m 256M \ -nographic \ -bios opensbi/build/platform/generic/firmware/fw_jump.bin\ -kernel linux/arch/riscv/boot/Image\ -drive file=rootfs.img,format=raw,id=hd0 \ -device virtio-blk-device,drive=hd0 -append "root=/dev/vda rw console=ttyS0" 4、opensbi包Linux内核 RISC-V Kurun的博客只加载内核，无设备树。 qemu-system-riscv64 -M virt \ -m 256M \ -nographic \ -bios opensbi/build/platform/generic/firmware/fw_jump.bin\ 5、opensbi包hello payload模式 opensbi下的riscv64裸机系列编程1(串口输出) payload的文件一定是bin文件，file xx. bin会显示data，可以通过 riscv64-unknown-elf-objcope -O binary xx.elf xx.bin生成bin文件。 qemu-system-riscv64 -M virt -m 256M\ -nographic\ -bios build/platform/generic/firmware/fw_payload.elf 6、bbl包Image+rootfs 未验证 How to Run Linux on RISC-V with QEMU Emulator - CNX Software qemu引导riscv linux--摆脱busybear qemu-system-riscv64 -M virt \ -m 256M \ -nographic\ -kernel bbl \ -drive file=busybear.bin,format=raw,id=hd0\ -device virtio-blk-device,drive=hd0 -append "root=/dev/vda ro console=ttyS0" -netdev type=tap,script=./ifup,downscript=./ifdown,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0 二、Spike 运行 Image包rootfs ，bbl 包 Image。这种方式的启动和版本更加有关系 Spike模拟Linux 5.3教程 Spike 运行RISC-V Linux实践 bbl制作 LiteX and RocketChip 附录 # 1.查看qemu设备树 qemu-system-riscv64 -machine virt,dumpdtb=qemu-riscv64-virt.dtb dtc qemu-riscv64-virt.dtb > qemu-riscv64-virt.dts # 2.qemu debug模式 qemu-system-riscv32 -M virt -m 256M -kernel opensbi-1.0/build/platform/generic/firmware/fw_payload.elf -nographic -bios none -smp 1 -s -S riscv32-unknown-linux-gnu-gdb build/linux-5.16.12/vmlinux target remote localhost:1234