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2、程序的移植和运行.md

File metadata and controls

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在D1芯片上运行程序

程序地址空间

在上一篇blog中记录了串口通信的方式,这解决了字符串的显示问题。但还有别的问题:程序在内存中运行,在有操作系统的情况下,我们可以采用虚拟地址,起始地址为0;但没有操作系统的情况下,我们需要直接和物理地址打交道,而物理地址并非全部用于内存,比如上一篇blog中UART对应的地址为0x02500000处1Kb的空间,有6块,加起来共6kb。那么用于内存的区域是哪一块地址呢?

继续查阅D1芯片手册:

image-20231029101519095

可以看到内存DRAM的地址空间为0x40000000到0xBFFFFFFF处的2GB空间,我们的程序需要存放到内存中,同时向内存读写数据时起始地址需设置为0x40000000,这可以在编译时指定-Ttext=0x40000000来完成。

RISC-V32转RISC-V64

这个项目以 第7章 Hello RVOS_哔哩哔哩_bilibili 基础上进行修改,而该项目是risc-v32的,在编译后指令长度为32,而D1芯片是64位的,因此在编译时我们需要改用64位编译方式。于是将common.mk中的相关配置改为64就好了:

CROSS_COMPILE = riscv64-unknown-elf-
CFLAGS = -nostdlib -fno-builtin -march=rv64ima -mabi=lp64 -mcmodel=medany -g -Wall

QEMU = qemu-system-riscv64
QFLAGS = -nographic -smp 1 -machine virt -bios none

GDB = gdb-multiarch
CC = ${CROSS_COMPILE}gcc
OBJCOPY = ${CROSS_COMPILE}objcopy
OBJDUMP = ${CROSS_COMPILE}objdump

注意,如果你的程序超过2GB,比如指定的程序起始地址为-Ttext=0x80000000,这个地址离内存起始地址0x40000000超过2GB。此时需要指定-mcmodel=medany参数,否则编译时可能出现如下错误:

$ make 
riscv64-unknown-elf-gcc -nostdlib -fno-builtin -march=rv64ima -mabi=lp64 -g -Wall -c -o start.o start.S
riscv64-unknown-elf-gcc -nostdlib -fno-builtin -march=rv64ima -mabi=lp64 -g -Wall -c -o kernel.o kernel.c
riscv64-unknown-elf-gcc -nostdlib -fno-builtin -march=rv64ima -mabi=lp64 -g -Wall -c -o sys_uart.o sys_uart.c
riscv64-unknown-elf-gcc -nostdlib -fno-builtin -march=rv64ima -mabi=lp64 -g -Wall -Ttext=0x80000000 -o os.elf start.o kernel.o sys_uart.o
kernel.o: in function `start_kernel':
/workspaces/riscv-operating-system-mooc/code/os/01-helloRVOS/kernel.c:7:(.text+0x18): relocation truncated to fit: R_RISCV_HI20 against `.LC0'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [Makefile:18: os.elf] Error 1

程序的烧录和运行

在运行make命令正常编译后得到bin文件和elf文件,其中bin文件为纯指令,而elf文件中则有特定的格式信息,可以通过linux中的objdump等工具查看其中的符号信息,这里我们需要烧录的是纯指令的bin文件。

运行使用的是xboot/xfel工具,该工具将编译好的程序烧录到开发板的内存中,无需考虑程序从磁盘的加载过程(qemu也是如此);在使用该程序前需安装WinUSB驱动。安装完成后可进行烧录测试,得到如下结果:

image-20231027163328485

注意,使用这种方式只能进行一次测试,再次测试时会出现”usb bulk send error“的错误,需按住fel键重新上电即可再次测试。