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hongwenjun/riscv_learn

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riscv_learn

最便宜RiscV单片机开发板学RISCV汇编指令

  • 点击链接下载镜像文件 Linux_Debian11.6.7z 压缩包,解压得到 Linux.vdi,VM VirtualBox 新建一个虚拟机,挂载这个镜像,网络设置成桥接,使用分离模式启动
debian-11.6.0系统用户密码
用户名:  riscv
密码:    riscv
登陆后    sudo -i  命令切换到root用户

BearPi-HM_Nano.webp

BearPi-HM_Nano开发搭建环境

小熊派开源社区 / BearPi-HM_Nano https://gitee.com/bearpi/bearpi-hm_nano

## 从小熊派开源社区下载源码,然后使用下行命令编译
python3 build.py BearPi-HM_Nano

## 如果提示错误,需要把 python 链接到 python3
cd /usr/bin/ && ln -s python3 python

安装Python环境pip3包管理工具 和 wget tmux vim 等常用软件

apt update -y \
  && apt install --no-install-recommends --no-install-suggests -y python3 python3-distutils \
  && apt install --no-install-recommends --no-install-suggests -y wget tmux vim \
  && wget https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py  --no-check-certificate  \
  && python3 get-pip.py

Python pip3 使用国内镜像源来提高下载速度

默认情况下 pip 使用的是国外的镜像,在下载的时候速度非常慢,我们可以通过使用国内镜像源来提高下载速度,例如使用国内清华大学的源,地址如下:

-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

可以在 pip 命令中使用-i参数来指定镜像地址

pip3 install kconfiglib  -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip3 install setuptools
pip3 install pycryptodome
pip3 install six --upgrade --ignore-installed six
pip3 install ecdsa

安装Scons

apt install scons -y

安装和设置 samba

apt install samba

mkdir -p /home/BearPi
chown -R nobody:nogroup /home/BearPi/

vim /etc/samba/smb.conf
systemctl restart smbd.service

设置smb.conf

[global]
   workgroup = WORKGROUP
   max log size = 1000
   logging = file
   panic action = /usr/share/samba/panic-action %d
   server role = standalone server
   obey pam restrictions = yes
   unix password sync = yes

   passwd program = /usr/bin/passwd %u
   passwd chat = *Enter\snew\s*\spassword:* %n\n *Retype\snew\s*\spassword:* %n\n *password\supdated\ssuccessfully* .

   pam password change = yes
   map to guest = bad user
   usershare allow guests = yes

[homes]
   comment = Home Directories
   browseable = no
   read only = yes
   create mask = 0700
   directory mask = 0700
   valid users = %S

[BearPi]
   comment = Network Logon Service
   path = /home/BearPi/
   guest ok = yes
   read only = no

安装编译工具环境 下载 提取码:1234

  • 网络共享路径打开 \\192.168.1.111\BearPi 把下载的 BearPi-HM_Nano 开发板资料中编译器三个文件复制到共享路径
gcc_riscv32-linux-7.3.0.tar.gz
gn.1523.tar
ninja.1.9.0.tar

安装gn 安装ninja 和 安装gcc_riscv32(WLAN模组类编译工具链)

cd /home/BearPi/
tar -xvf gn.1523.tar -C ~/
tar -xvf ninja.1.9.0.tar -C ~/
tar -xvf gcc_riscv32-linux-7.3.0.tar.gz -C ~/

设置环境变量:vim ~/.bashrc 生效环境变量:source ~/.bashrc

export PATH=~/gn:$PATH
export PATH=~/ninja:$PATH
export PATH=~/gcc_riscv32/bin:$PATH
alias rvcc=riscv32-unknown-elf-gcc

编译工具不想百度网盘下载,也可以下载华为官方的

https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/compiler/gcc_riscv32/7.3.0/linux/gcc_riscv32-linux-7.3.0.tar.gz
https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/compiler/gn/2024/linux/gn-linux-x86-20221108.tar.gz
https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/compiler/ninja/1.11.0/linux/ninja-linux-x86-1.11.0.tar.gz

当使用 riscv32-unknown-elf-gcc -S 命令时,会将 C 语言源代码转换成 RISC-V 汇编代码。 以下是一些常用的 RISC-V 汇编指令及其含义,以供参考:

  • add: 将两个数相加。
  • addi: 将一个数和一个立即数相加。
  • sub: 从一个数中减去另一个数。
  • mul: 将两个数相乘。
  • div: 将一个数除以另一个数。
  • rem: 取两个数的余数。
  • and: 对两个数进行按位与操作。
  • or: 对两个数进行按位或操作。
  • xor: 对两个数进行按位异或操作。
  • sll: 将一个数左移指定的位数。
  • srl: 将一个数右移指定的位数。
  • sra: 将一个有符号数右移指定的位数。
  • slt: 如果第一个数小于第二个数,则将目标寄存器设置为 1,否则设置为 0。
  • slti: 如果一个数小于一个立即数,则将目标寄存器设置为 1,否则设置为 0。
  • beq: 如果两个寄存器相等,则跳转到指定的标签。
  • bne: 如果两个寄存器不相等,则跳转到指定的标签。
  • blt: 如果第一个寄存器小于第二个寄存器,则跳转到指定的标签。
  • bge: 如果第一个寄存器大于等于第二个寄存器,则跳转到指定的标签。
  • j: 无条件跳转到指定的标签。
  • jal: 跳转到指定的标签,并将返回地址保存到目标寄存器中。
  • jr: 跳转到目标寄存器所指向的地址。
  • jalr: 跳转到目标寄存器所指向的地址,并将返回地址保存到指定的寄存器中。
  • lw: 从内存中加载一个字(32 位)到目标寄存器中。
  • sw: 将一个字(32 位)存储到内存中。
  • li: 将一个立即数加载到目标寄存器中。
  • mv: 将一个寄存器的值复制到另一个寄存器中。
  • la: 将一个标签的地址加载到目标寄存器中。
  • auipc: 将 PC 的高 20 位与一个立即数相加,并将结果存储到目标寄存器中。
  • lui: 将一个立即数的高 20 位加载到目标寄存器中。
void mystrcpy(char *s, char *t)
{
	while (*s++ = *t++)
		;
}

这是一个简单的 C 语言函数,它的作用是将字符串 t 复制到字符串 s 中,包括字符串末尾的空字符。以下是该函数的汇编代码及其注释:

mystrcpy:
    # 函数 prologue:保存寄存器并分配栈空间
    addi    sp, sp, -16      # 为 s 和 t 分配 8 字节的空间
    sw      ra, 12(sp)       # 保存返回地址
    sw      s0, 8(sp)        # 保存 s0
    sw      s1, 4(sp)        # 保存 s1

    # 函数体
    add     s0, x0, a0       # 将 s 的地址保存到 s0 中
    add     s1, x0, a1       # 将 t 的地址保存到 s1 中
loop:
    lbu     t0, 0(s1)        # 将 t 所指向的字节读入 t0 中
    addi    s1, s1, 1        # 将 t 指针加 1,指向下一个字节
    sb      t0, 0(s0)        # 将 t0写入 s 所指向的地址中,同时将 s 指针加 1,指向下一个字节
    bnez    t0, loop         # 如果 t0 不为 0(即还没有到字符串末尾),则跳转到 loop

    # 函数 epilogue:恢复寄存器并返回
    lw      ra, 12(sp)       # 恢复返回地址
    lw      s0, 8(sp)        # 恢复 s0
    lw      s1, 4(sp)        # 恢复 s1
    addi    sp, sp, 16       # 释放栈空间
    ret                     # 返回

下面是各条指令的注释:

  • addi sp, sp, -16: 分配 16 字节的栈空间,用于存储返回地址、寄存器和参数。
  • sw ra, 12(sp): 保存返回地址。
  • sw s0, 8(sp): 保存寄存器 s0。
  • sw s1, 4(sp): 保存寄存器 s1。
  • add s0, x0, a0: 将 s 的地址保存到寄存器 s0 中。
  • add s1, x0, a1: 将 t 的地址保存到寄存器 s1 中。
  • loop: 标签,用于循环。
  • lbu t0, 0(s1): 从 t 所指向的地址读取一个字节,保存到寄存器 t0 中。
  • addi s1, s1, 1: 将寄存器 s1 中的地址加 1,指向下一个字节。
  • sb t0, 0(s0): 将寄存器 t0 中的字节写入 s 所指向的地址中,并将寄存器 s0 中的地址加 1,指向下一个字节。
  • bnez t0, loop: 如果寄存器 t0 中的值不为 0,则跳转到 loop 标签,继续循环。
  • lw ra, 12(sp): 恢复返回地址。
  • lw s0, 8(sp): 恢复寄存器 s0。
  • lw s1, 4(sp): 恢复寄存器 s1。
  • addi sp, sp, 16: 释放栈空间。
  • ret: 返回。

实际 rvcc -S strcpy.c 翻译汇编代码

	.text
mystrcpy:
	add	sp,sp,-32   // sp栈,实际分配内存32字节
	sw	s0,28(sp)   // 还要保存sp指针和返回地址等值
	add	s0,sp,32

    // 实际 s 和 t 参数那个先分配由编译器决定
	sw	a0,-20(s0)  // char *s  函数参数的内存地址
	sw	a1,-24(s0)  // char *t  
	nop
.L2:
	lw	a4,-24(s0)  // lw 从内存加载 t 的地址
	add	a5,a4,1     // t++
	sw	a5,-24(s0)  // sw 保存 t 到内存中

	lw	a5,-20(s0)  // lw 从内存加载 s 的地址
	add	a3,a5,1     // s++
	sw	a3,-20(s0)  // sw 保存 s 到内存中

	lbu	a4,0(a4)    // 将 t 所指向的字节读入 t0 中
	sb	a4,0(a5)    // *t = *s  将值复制
	lbu	a5,0(a5)   
	bnez	a5,.L2   // 如果等于0,继续循环 .L2
	nop

	lw	s0,28(sp)   // sp栈,回收内存
	add	sp,sp,32
	jr	ra

常见的 x86 汇编指令及其含义

当使用 gcc -S 命令时,会将 C 语言源代码转换成汇编代码。 以下是一些常见的 x86 汇编指令及其含义,以供参考:

  • mov: 将数据从一个位置移动到另一个位置。
  • add: 将两个数相加。
  • sub: 从一个数中减去另一个数。
  • mul: 将两个数相乘。
  • div: 将一个数除以另一个数。
  • push: 将一个值压入栈中。
  • pop: 将一个值从栈中弹出。
  • call: 跳转到一个函数。
  • ret: 返回函数调用的地方。
  • jmp: 无条件跳转到另一个位置。
  • cmp: 比较两个值的大小。
  • je: 如果相等则跳转。
  • jne: 如果不相等则跳转。
  • jg: 如果大于则跳转。
  • jge: 如果大于等于则跳转。
  • jl: 如果小于则跳转。
  • jle: 如果小于等于则跳转。
  • lea: 计算一个地址,但不访问这个地址。
  • movzx: 将一个字节或字的无符号整数零扩展为另一个寄存器。
  • movsx: 将一个字节或字的有符号整数符号扩展为另一个寄存器。
  • and: 对两个数进行按位与操作。
  • or: 对两个数进行按位或操作。
  • xor: 对两个数进行按位异或操作。
  • not: 对一个数进行按位取反操作。
  • shl: 将一个数左移指定的位数。
  • shr: 将一个数右移指定的位数。
  • inc: 将一个数加 1。
  • dec: 将一个数减 1。

Milk-V Duo Examples 工程提供了在Linux环境下使用C/C++开发应用的一些例子,可以在Milk-V Duo设备上运行

开发环境 安装编译依赖的工具:

apt install wget git make

获取 Examples

git clone https://github.com/milkv-duo/duo-examples.git

加载编译环境

cd duo-examples
source envsetup.sh
  • 第一次加载会自动下载所需的SDK包,大小为180M左右,下载完会自动解压到duo-examples下,解压后的目录名为duo-sdk,下次加载时检测到已存在该目录,就不会再次下载了
  • 注: 如果因为网络原因无法完成SDK包的下载,请通过其他途径获取到duo-sdk.tar.gz包,手动解压到duo-examples目录下,重新source envsetup.sh

设置环境变量:vim ~/.bashrc 生效环境变量:source ~/.bashrc

export PATH=~/duo-examples/duo-sdk/riscv64-linux-musl-x86_64/bin:$PATH
alias gcc=riscv64-unknown-linux-musl-gcc
alias g++=riscv64-unknown-linux-musl-g++
alias objdump=riscv64-unknown-linux-musl-objdump

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