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HPMicro 的 MCU 一向以高機能著稱，之前也一向有想在 HPM 的 MCU 上運轉 Linux 的設法。直到看見 Linux 6.10 中支撐了 RISC-V 架構在 S-mode 中運轉 nommu 內核*，才下定決計開端在 HPM6360 上折騰 nommu Linux。
劃線部門鏈接為：
RISC-V 上的 Linux 啟動流程
在 ARM 架構中，凡是 Linux 的啟動流程為：
而在具有 S 態的 RISC-V 架構中，凡是的啟動流程為：
此中 BootROM、Loader 和 SBI Runtime 運轉 M-mode（機械形式）下，詳細的領導法式和 Linux 等操縱體系內核運轉在 S-mode（監管者形式）下，而用戶過程運轉在 U-mode（用戶形式）中。我們看藍玉華點了點頭，深吸了一口氣，才緩緩說出自己的想法。到 RISC-V 的啟動流程中比擬 ARM 多了一個 SBI Runtime，那么什么是 SBI？
SBI (Supervisor Binary Interface)
RISC-V 架構中，存在著界說于操縱體系之下的運轉周遭的狀況（Runtime）。這個運轉周遭的狀況不只將領導啟動 RISC-V 下的操縱體系， 還將常駐后臺，為操縱體系供給一系列二進制接口，以便其獲取和操縱硬件信息。RISC-V 給出了此類周遭的狀況和二進制接口的規范，稱為“監管者二進制接口”，即 “SBI”。
SBI 有多種完成，如 Berkeley包養軟體 Boot Loader (BBL)、OpenSBI。而本次項目中應用的 SBI 完成為 RustSBI。
RustSBI項目源于2020年清華操縱體系夏令營，旨在應用 Rust 說話編寫 RISC-V 指令集中的 SBI 完成，支持下層體系軟件好比操縱體系的運轉。在國際 SBI 完成列表中取得 編號四。具有以下效能：
· 多效能且可拓展的操縱體系運轉時
·為物理機、虛擬機、模仿器供給支包養甜心撐和兼容性
·支撐 RISC-V SBI 規范 v2.0
·應用 Rust 編寫，應用穩固版本的 Rust 東西鏈構建
由于 HPM 系列芯片的啟動裝備較為單一（XPI），且 XPI 的初始化任務曾經在 BootROM 中完成并映射到地址空間中，同時為了加速啟動速率，本項目終極沒有移植 U-Boot；而是基于 RustSBI 庫，編寫操縱體系的 Bootloader，完成 SDRAM 初始化、固件加載、裝備樹傳遞和內核跳轉等效能，以及為操縱體系供給監管者二進制接口（SBI）。
終極在 HPM6360 芯片上的啟動流程如下：
啟動鏡像布局
部門完成細節
Zicntr 指令集拓展支撐
Linux 內核中，應用了 TIME 和 TIMEH 這兩個 CSR 存放器來獲取體系時鐘用于調劑。但 HPM6360 應用的 Andes D45 焦點并包養留言板沒有完成這兩個 CSR 存放器，在履行 csrrs rd, time, rs1 或 csrrs rd, timeh, rs1 指令時會發生不符合法令指令異常（Illegal Instruction）。這就需求軟件在異常處置函數中模仿這兩條指令的履行。
static inline cycles_t get_cycles(void)
{
return csr_read(CSR_TIME);
}
#define get_cycles get_cycles
static inline u32 get_cycles_hi(void)
{
return csr_read(CSR_TIMEH);
}
#define get_cycles_hi get_cycles_hi
#endif /* !CONFIG_RISCV_M_MODE */
#ifdef CONFIG_64BIT
static inline u64 get_cycles64(void)
{
return get_cycles();
}
#else /* CONFIG_64BIT */
static inline u64 get_cycles6包養留言板4(void)
{
u32 hi, lo;
do {
hi = get_cycles_hi();
lo = get_cycles();
} while (hi != 包養甜心網get_cycles_hi());
return ((u64)hi 32) | lo;
}
#endif /* CONFIG_64BIT */
arch/riscv/include/asm/timex.h:51
這里我應用了 riscv-decode 這個庫對機械碼停止解碼。
1、觸發不符合法令指令異常后從 mtval 存放器中讀取到不符合法令指令；
2、將其作為參數挪用 riscv_decode::decode() 函數停止解碼，獲取到 CSR 以及 rd 的值，判定能否為 TIME:0xc01 和 TIMEH:0“我接受道歉，但娶我的女兒——不可能。”藍學士直截了當地說道，沒有半點猶豫。xc81 這兩個 CSR 存放器；
3、假如是，則將 MCHTMR 外設中 MTIME 存放器的值保留至 rd 存放器中。并恢復現場并從異常指令的下一條指令開端履行；包養合約
4、假如不是，則將異常委托給 Linux 內核處置。模仿異常產生時的硬件行動，填充對應存放器并更換新的資料 mstatus:MPP ，使異常前往后的特權級別為 S-mode，最后將 mepc 存放器籠罩為 stvec 的值，異常前往后將從 Linux 內核的異常處置函數進口開端履sd包養行。詳細完成細節請參考：
https://github.com/rustsbi/rustsbi-hpm/blob/194d9cc7899fef320ac9e4b8e2c57ffca3eafe34/src/trap.rs#L51-L67
請手動跳轉
SDRAM 區域原子指令的支撐
在調試經過歷程中發明，HPM6360 無法在 SDRAM 的地址范圍中履行原子指令，會發生存儲/原子指令拜訪過錯異常（Store/AMO Access Fault）。而 Linux 內核中有部門操縱挪用了原子指令（例如加鎖同等步操縱），在 CPU 不支撐原子指令的情形下 Linux 內核無法運轉。這里異樣可以基于異常對原子指令停止模仿。
1、AMO 指令
在履行 AMO 指令時，會墮入存儲/原子指令拜訪過錯異常。異樣的，我們需求從 mepc 指向的指令地址獲掏出錯的原子指令，并停止模仿。
2、lr / sc
對于 lr (Load Reserved) 和 sc (Store Conditional) 指令的情形則有一些特別。 lr 指令履行時會觸發加載指令拜訪過錯異包養網車馬費常（Load Access Fault），但 sc 指令在履行時不會觸發任何異常，rd 存放器的成果直接前往 1 ，則就招致無法直接模仿該指令的履行。
這里我選擇的處理措施是：在履行到 lr 指令時，先對 lr 指令停止模仿，然后查找后續內存地址中的 sc 指令，并將其調換為不符合法令指令（現實應用的是 csrrw zero, time, zero）。如許在履行到本來 sc 指令的地位時就會觸發不符合法令指令異常。在異常處置函數中，判定能否是本來調換指令的地址，假如是，則復原被調換的 sc 指令，并模仿指令履行，隨后異常加入至下一條指令持續履行；假如不是，則將異常委托給內核處置。
裝備樹
/dts-v1/;
/ {
#address-cells = 0x01>;
#size-cells = 0x01>;
compatible = “hpmicro,hpm6360”;
model = “HPMicro HPM6360 Evaluate Kit”;
aliases {
serial0 = &uart0;
};
chosen {
bootar包養意思gs = “earlycon=sbi console=hvc0 ignore_loglevel rootwait root=/dev/mtdblock0”;
stdout-path = “hvc0”;
};
memory@40000000 {
device_type = “memory”;
reg = 0x40000000 0x02000000>;
};
cpus {
#address-cells = 0x01>;
#size-cells = 0x00>;
timebase-frequency = 1000000>;
cpu@0 {
pha“一家人是不對的，藍大人為什麼要把獨生女嫁給巴爾？他這樣做有什麼目的嗎？巴爾實在想不通。”裴毅眉頭緊鎖說道。ndle = 0x01>;
device_type = “cpu”;
reg = 0x00>;
status = “okay”;
compatible = “riscv”;
riscv,isa = “rv32imafdcp”;
riscv,isa-base = “rv32i”;
riscv,isa-extensions“爸，媽，你們不要生氣，我們可不能因為一個無關緊要的外人說的話而生氣，不然京城那麼多人說三道四，我們不是要一直 = “i”, “m”, “a”, “f”, “d”, “c”, “zicsr”,
“zifencei”, “zihpm”;
mmu-type = “riscv,none”;
interrupt-controller {
#interrupt-cells = 0x01>;
interrupt-controller;
compatible = “riscv,cpu-intc”;
};
};
};
soc {
#address-cells = 0x01>;
#size-cells = 0x01>;
compatible = “simple-bus”;
ranges;
rom@80400000 {
compatible = “mtd-rom”;
reg包養意思 = 0x80400000 0xC00000>;
bank-width = 1>;
};
uart0: uart0@f0040000 {
compatible = “hpmicro,hpm6360-uart”;
reg = 0xf0040000 0x40>;
clock-frequency = 24000000>;
status = “okay”;
};
};
};
完成後果
今朝曾經勝利完成 Linux 6.10 內核啟動領導，并傳遞裝包養行情備樹給內核。
coremark 跑分成果：
~ # coremark
2K performance run parameters for coremark.
CoreMark Size : 666
Total ticks 台灣包養: 13913
Total time (secs): 13.913000
Iterations/Sec : 1437.504492
Iterations : 20000
Compiler version : GCC13.3.0
Compiler flags : -D_LARGEFILE_SOURCE -D_LARGEFILE64_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -O2 -g0 -fPIC -Wl,-elf2flt=-r -static -lrt
Memory location : Please put data memory location here
(e.g. code in flash, data on heap etc)
seedcrc : 0xe9f5
[0]crclist : 0xe714
[0]crcmatrix包養妹 : 0x1fd7
[0]crcstate : 0x8e3a
[0]crcfinal : 0x382f
Correct operation vali包養網心得dated. See readme.txt for run and reporting rules.
CoreMark 1.0 : 1437.504492 / GCC13.3.0 -D_LARGEFILE_SOURCE -D_LARGEFILE64_SOURCE -D_FILE_OFFSET_包養情婦BITS=64 -O2 -g0 -fPIC -Wl,-elf2flt=-r -static -lrt / Heap
ramspeed 測試成果，可以看出緩內的讀取速率長短常快的包養網比較，超越緩存范圍后讀取速率受限于 SDARM 的速率：
~ # ramspeed -b 2 -g 1 -m 1 -r
RAMspeed (GENERIC) v2.6.0 by Rhett M. H包養女人ollander and Paul V. Bolotoff, 2002-09
1Gb per pass mode
INTEGER & READING 1 Kb block: 1460.57 Mb/s
INTEGER & READING 2 Kb block: 1487.33 Mb/s
INTEGER & READING 4 Kb block: 1498.92 Mb/s
INTEGER & READING 8 Kb block: 1505.16 Mb/s
INT包養網pptEGER & READING 16 Kb block: 1507.90 Mb/s
INTEGER & READING 32 Kb block: 1301.73 Mb/s
INTEGER & READING 64 Kb block: 116.71 Mb/s
INTEGER & READING 128 Kb block: 116.79 Mb/s
INTEGER &包養網比較 READING 256 Kb block: 116.81 Mb/s
INTEGER & READING 512 Kb block: 116.82 Mb/s
INTEGER & READING 1024 Kb block: 116.74 Mb/s
最后附上倉庫地址，同時也供給了包養網VIP pre-built 的體系鏡像，接待列位開闢者下載體驗。
1、rustsbi-hpm：
https://git包養俱樂部hub.com/rustsbi/rustsbi-hpm
2、linux：
https://github.com/hpm-rs/linux
3、buildroot：
https://github.com/hpm-rs/buildroot
HPMICRO
叫謝
感激華中科技年夜學洛佳同窗 （https://github.com/luojia65）在本項目開闢經過歷程中供給的提出和支撐！同時他也是 RustSBI 的作者。
感激華中科技年夜學王振辰同窗（https://github.com/Plucky923）完美了 riscv-decode 庫對 RVA 指令集解碼的支撐！（https://github.com/fintelia/riscv-decode/pull/6）
參考
https://riscv.org/wp-content/uploads/2019/06/13.30-RISCV_OpenSBI_Dee包養網VIPp_Dive_v5.pdf
https://github.com/rustsbi/rustsbi
https://github.com/fintelia/riscv-decode
以上內在的事務來自先楫開闢者的原創分送朋友。
我們一直信任開闢者共創的氣力。先楫社區保持開源共享、互惠互利，切近每一個開闢者，一個步驟一個足跡，一點一滴積聚，為成為更好的我們而不竭盡力。
心之所向，克意朝上進步，星斗年夜海，盡情生長。
講明：本文內在的事務及配圖由進駐作者撰寫或許進駐一起配合網站受權轉錄發載。文章不雅點僅代表作者自己，不代表電子發熱友網態度。文章及其配圖僅供工程師進修之用，若有內在的事務侵權或許其他違規題目，請聯絡接觸本站處置。 告發上訴
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