Skip to content

Latest commit

 

History

History
231 lines (150 loc) · 9.66 KB

README-CV1811.md

File metadata and controls

231 lines (150 loc) · 9.66 KB
Raw

华山派CV1811H板子适配于zCore

一、适配前的开发板信息整理

启动华山派CV1811H板子的远程系统，并连接到串口信息输出。

引导启动的早期阶段可以看到字符输出OpenSBI v0.9;

进入U-Boot阶段，可以看到板级名称mars, 串口波特率115200等信息；

物理内存地址memory@80000000, OS可用内存大小是0x7f40000, 128M左右；

U-Boot阶段还支持了以太网ethernet@4070000；

加载Linux过程则是把U-Boot FIT 格式的Linux镜像文件，加载进内存的指定地址中，启动命令bootm ${uImage_addr}#config-cv1811h_wevb_0007a_emmc引导进入Linux系统；

从原厂U-Boot加载Linux Kernel可以获知，内核镜像文件的加载地址uImage_addr=0x81800000，设备树配置为#config-cv1811h_wevb_0007a_emmc；

进入到原厂Linux系统中，获取到fdt设备树。设备树用于OS的硬件外设参数解析及初始化；

梳理清楚了华山派CV1811H板子的启动链:

OpenSBI 运行于M态
	|
	V
U-Boot 由OpenSBI引导，运行于S态
	|
	V
Linux 由U-Boot来加载，并运行于S态

二、编译制作可引导的系统镜像

编译zCore内核镜像

make image ARCH=riscv64 # 快速制作文件系统镜像
cd zCore
make build LINUX=1 ARCH=riscv64 PLATFORM=cv1811

基于U-Boot启动系统镜像

由于U-Boot阶段已经支持了以太网，可以使用tftp网络协议来加载系统镜像文件，方便开发调试；

首先搭建一台tftp服务器, 若使用Ubuntu系统，可以安装tftp服务作为系统镜像服务器：

sudo apt install tftpd-hpa

默认的服务目录在/srv/tftp

编译生成制作的系统镜像文件zcore-cv1811.itb放入该tftp服务目录；

开发板CV1811开机，并进入U-Boot命令行：

# 配置开发板IP地址和服务器IP地址
setenv ipaddr 192.168.0.10 #设置获取到的IP地址
setenv serverip 192.168.0.66 #设置服务器地址
saveenv #保存变量设置

# 通过tftp协议网络加载系统镜像
tftp ${uImage_addr} zcore-cv1811.itb

# 引导内核运行
bootm ${uImage_addr}

FIT系统镜像制作

自开发的OS内核，都可以使用同样的方式进行U-Boot加载引导，这里制作U-Boot FIT 格式的zCore系统镜像文件；

制作U-Boot FIT 格式的镜像需要用到内核kernel、设备树fdt、配置文件.its，也即最终生成的镜像会包含内核和设备树；

配置文件.its如下：

        images {
                kernel-1 {
                        description = "cvitek kernel zCore for cr1825";
                        data = /incbin/("../../../zCore/zcore.bin");
                        type = "kernel";
                        arch = "riscv";
                        os = "linux";
                        compression = "none";
                        load = <0x0 0x80200000>;
                        entry = <0x0 0x80200000>;
                        hash-2 {
                                algo = "crc32";
                        };
                };
                /*FDT*/
                fdt-cv1811h_wevb_0007a_emmc {
                        description = "cvitek device tree - cv1811h_wevb_0007a_emmc";
                        data = /incbin/("./cv1811h-fdt.dtb");
                        type = "flat_dt";
                        arch = "riscv";
                        compression = "none";
                        hash-1 {
                                algo = "sha256";
                        };  
                };
        };
        /*CFG*/
        configurations {
                default = "config-cv1811h_wevb_0007a_emmc";
                config-cv1811h_wevb_0007a_emmc {
                        description = "boot cvitek system with board cv1811h_wevb_0007a_emmc";
                        kernel = "kernel-1";
                        fdt = "fdt-cv1811h_wevb_0007a_emmc";
                };
        };

配置文件中，在kernel的区域中填入编译生成的内核文件，fdt字段中放入设备树.dtb文件;

生成zcore-cv1811.itb镜像文件的命令如下：

mkimage -f cv1811.its ./zcore-cv1811.itb

三、自定义OS开发要点

执行入口地址

当U-Boot加载引导OS镜像时，开始会解析并引导自开发的OS的执行入口等地址

这是可以看到解析的执行入口 Entry Point: 0x80200000, 便是在上.its配置文件中定义的entry = <0x0 0x80200000>;

U-Boot的.its配置的执行入口地址非常重要，往往需要与内核的.ld链接脚本中定义的入口地址一致。

例如zCore这里链接的入口虚拟地址是0xffffffc080200000, 对应到这个0x80200000物理地址；当然在启动zCore时需要构建好内核页表，正确映射该虚拟地址与物理地址的对应关系；

正确核对内核的入口地址，是成功启动自开发OS的第一步！

字符串打印输出

启动的关键的第二步是打印输出。

为了验证自开发OS的输出是否正常，先尝试最精简的zCore镜像，在启动到Rust代码的最早阶段，调用 OpenSBI的串口输出功能；

最开始引导阶段可以先不着急去初始化串口设备的字符输出驱动，这个过程比较繁琐且地址寄存器操作容易出错；

由于大多数原厂的riscv64设备，一般会通过 OpenSBI 引导，OpenSBI具备串口字符输出的功能，在自开发操作系统中通过调用ecall SBI_ECALL_CONSOLE_PUTCHAR输出字符，可以通过循环输出单个u8字符的方式进行字符串输出；

调用OpenSBI 进行字符输入与输出的方式如下所示：

pub fn console_putchar(ch: usize){
    sbi_call(SBI_CONSOLE_PUTCHAR, ch, 0, 0); 
}

pub fn console_getchar() -> isize {
    return sbi_call(SBI_CONSOLE_GETCHAR, 0, 0, 0); 
}

fn sbi_call(which: usize, arg0: usize, arg1: usize, arg2: usize) -> isize{
    let ret: isize;
    unsafe{
        asm!("ecall",
             lateout("x10") ret,
             in("x10") arg0, in("x11") arg1, in("x12") arg2, in("x17") which
            );
    }
    ret
}

在引导自开发OS时，有字符串输出便极大地方便OS运行状态的打印与调试。

串口驱动初始化的问题

在使用华山派CV1811H开发板运行旧版的zCore时，引导进入zCore之后，会循环出现如下Interrupt(9)输出，而导致无法争取进入用户态的busybox shell交互界面。

[ 68.270562 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] go to user: tid = 1030 pc = 100e8
[ 68.280592 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] back from user: tid = 1030 pc = 100e8 trap reason = Interrupt(9)
[ 68.293422 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] go to user: tid = 1030 pc = 100e8
[ 68.303439 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] back from user: tid = 1030 pc = 100e8 trap reason = Interrupt(9)
[ 68.316259 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] go to user: tid = 1030 pc = 100e8
[ 68.326287 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] back from user: tid = 1030 pc = 100e8 trap reason = Interrupt(9)
[ 68.339107 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] go to user: tid = 1030 pc = 100e8
[ 68.349135 DEBUG 0 0:0 zcore_loader::linux] back from user: tid = 1030 pc = 100e8 trap reason = Interrupt(9)

对该问题进行追踪调查，根据错误提示表示系统循环触发9号中断，代表的外设中断；进一步调试外设初始化流程，发现是串口设备触发的循环外部中断；

为什么会出现这个问题呢？

原来在Uart串口设备驱动初始化init()函数引发的。在OS系统镜像引导阶段，其实已经可以通过OpenSBI进行字符输出，此时的Uart串口设备处于工作的发送字符或接收字符状态，而在自开发OS中，进行初始化函数init()里，会对Uart串口设备的配置寄存器进行设置。此时的Uart寄存器设置是在busy状态，从而触发了错误警示的串口中断。

解决方法也很简单，就是在自开发OS的串口设备驱动中，设置串口寄存器前，检查串口的状态，读串口的UART Status Register状态寄存器可获知Uart状态，等待该寄存器数值呈现非busy状态时再进行Uart串口寄存器初始化。如下：

uart init

虚拟内存

华山派CV1811H开发板使用了平头哥的C906的CPU。

根据Linux源码中的riscv架构相关代码部分，在构建虚拟内存页表项时，需要分别为内核镜像内存地址空间和设备地址空间进行额外的页表flags属性。具体如下：

  • #ffff00 为内核镜像内存地址空间PAGE_KERNEL添加相比普通页表的额外的flags属性位：bit[62] CACHE,bit[61] BUF，bit[60] SHARE；

  • #ffff00 为设备地址空间PAGE_IOREMAP添加额外的属性：bit[63] SO，bit[60] SHARE;

这些页表项的额外的flags属性位，可以通过查询C906芯片手册获知其定义信息，如下图，C906额外页面属性位于63:59位，包括了SO, CACHE, BUF, SHARE, SEC

根据其他CPU芯片手册，可知道这些平头哥CPU的拓展属性，不单在C906中存在，在C910 CPU中也同样存在。

c910 pte flags

这些是平头哥CPU自定义的页表的额外的flags属性位，通过查找芯片手册，可以在拓展状态寄存器MXSTATUS中找到了相应的设置位MAEE。C906 CPU的MAEE拓展位可以设置是否打开拓展的MMU地址属性，即是否使能拓展MMU中PTE的地址属性SO, CACHE, BUF, SHARE, SEC

默认在打开maee的状态时，可以在页表项PTE中设置对应位，这里需要注意内核镜像和设备地址空间所设置的PTE额外属性值不同。

四、华山派CV1811H板子运行zCore

zCore顺利运行进busybox shell

c910 pte flags