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xiuos/Ubiquitous/XiUOS/board/gd32vf103_rvstar

从零开始构建矽璓工业物联操作系统:使用risc-v架构的gd32vf103_rvstar 开发板

XiUOS (X Industrial Ubiquitous Operating System) 矽璓工业物联操作系统是一款面向工业物联场景的泛在操作系统,来自泛在操作系统研究计划。所谓泛在操作系统(UOS: Ubiquitous Operating Systems),是支持互联网时代人机物融合泛在计算应用模式的新型操作系统,是传统操作系统概念的泛化与延伸。在泛在操作系统技术体系中,不同的泛在计算设备和泛在应用场景需要符合各自特性的不同UOS,XiUOS即是面向工业物联场景的一种UOS,主要由一个极简的微型实时操作系统(RTOS)内核和其上的智能工业物联框架构成,支持工业物联网(IIoT: Industrial Internet of Things)应用。

开发环境搭建

推荐使用:

操作系统: ubuntu18.04 https://ubuntu.com/download/desktop

开发工具推荐使用 VSCode ,VScode下载地址为: VSCode https://code.visualstudio.com/,推荐下载地址为 http://vscode.cdn.azure.cn/stable/3c4e3df9e89829dce27b7b5c24508306b151f30d/code_1.55.2-1618307277_amd64.deb

依赖包安装:

$ sudo apt install build-essential pkg-config
$ sudo apt install gcc make libncurses5-dev openssl libssl-dev bison flex libelf-dev autoconf libtool gperf libc6-dev  git

源码下载: XiUOS https://forgeplus.trustie.net/projects/xuos/xiuos

新建一个空文件夹并进入文件夹中,并下载源码,具体命令如下:

mkdir test  &&  cd test
git clone https://git.trustie.net/xuos/xiuos.git

打开源码文件包可以看到以下目录:

名称 说明
application 应用代码
board 板级支持包
framework 应用框架
fs 文件系统
kernel 内核源码
resources 驱动文件
tool 系统工具

使用VScode打开代码,具体操作步骤为:在源码文件夹下打开系统终端,输入code .即可打开VScode开发环境,如下图所示:

vscode

裁减配置工具的下载

裁减配置工具:

工具地址: kconfig-frontends https://forgeplus.trustie.net/projects/xuos/kconfig-frontends

mkdir kfrontends  && cd kfrontends
git  clone https://git.trustie.net/xuos/kconfig-frontends.git

下载源码后按以下步骤执行软件安装:

cd kconfig-frontends
 ./xs_build.sh

编译工具链:

RISC-V: riscv-nuclei-elf-,默认安装到Ubuntu的/opt/,下载源码并解压。[下载网址 https://www.nucleisys.com/download.php] gnu

$ tar -xjf nuclei_riscv_newlibc_prebuilt_linux64_2020.08.tar.bz2 -C /opt/

将上述解压的编译工具链的路径添加到board/hifive1-rev-B/config.mk文件当中,例如:

export CROSS_COMPILE ?=/opt/Nuclei/gcc/bin/riscv-nuclei-elf-

若已存在export CROSS_COMPILE ?=xxxx 应该将原有的语句注释,再写入上面的语句。

在gd32vf103_rvstar board 上创建第一个应用

1.gd32vf103_rvstar board 简介

硬件 描述
芯片型号 gd32vf103
架构 RV32IMAC
主频 108MHz
片内SRAM 32KB
外设 Timer(高级16位定时器,通用16位定时器)、U(S)ART、I2C、SPI/I2S、CAN、USBFS、ADC16路外部通道)、DAC、EXMC、GPIO

XiUOS板级当前支持使用UART。

2. 代码编写与编译说明

编辑环境:VScode

编译工具链:riscv-none-embed-gcc

使用VScode打开工程的方法有多种,本文介绍一种快捷键,在项目目录下将code .输入终端即可打开目标项目

修改applications文件夹下main.c

在输出函数中写入 Hello, world! \n 完成代码编辑。

编译步骤:

1.在VScode终端下执行以下命令,生成配置文件

make BOARD=gd32vf103_rvstar menuconfig

2.在menuconfig界面配置需要关闭和开启的功能,按回车键进入下级菜单,按Y键选中需要开启的功能,按N键选中需要关闭的功能,配置结束后选择Exit保存并退出

menuconfig

3.继续执行以下命令,进行编译

make BOARD=gd32vf103_rvstar

4.如果编译正确无误,build文件夹下会产生XiUOS_gd32vf103_rvstar.elf、XiUOS_gd32vf103_rvstar.bin文件。

注:最后可以执行以下命令,清除配置文件和编译生成的文件

make BOARD=gd32vf103_rvstar distclean

3. 烧写及调试执行

rvstar开发板启动模式说明: boot_mode

3.1 openocd gdb 调试方法

选择boot模式,将引脚BOOT0 = H BOOT1 = H

rvstar支持openocd,可以通过openocd和gdb进行调试。 调试需要下载openocd和nuclei sdk,下载配置方法参见以下文档: https://doc.nucleisys.com/nuclei_sdk/quickstart.html#figure-quickstart-5

openocd安装完成以后,按照如下步骤进行调试:

1、进入xiuos目录路径下

cd ~/xiuos/Ubiquitous/XiUOS 

2、编译生成elf文件

3、使用USB先和串口连接好开发板,进入openocd目录下,再在当前终端输入

cd ~/Nuclei/openocd/0.10.0-15/bin

./openocd -f ~/nuclei-sdk/SoC/gd32vf103/Board/gd32vf103v_rvstar/openocd_gd32vf103.cfg 

在当前终端连接openocd,连接如下图所示: openocd

4、打开一个新的终端,输入以下命令打开终端串口:

sudo apt install screen
screen /dev/ttyUSB0 115200

5、打开一个新的终端,进入编译生成的elf路径,输入例如:

riscv-nuclei-elf-gdb build/XiUOS_gd32vf103_rvstar.elf -ex "target remote localhost:3333"

结果如下图所示: gdb

6、再输入load,最后输入continue命令即可在串口终端看到系统运行界面,如下图所示: terminal

该调试方式会同步将ELF文件load到片上flash,此时将boot模式改成“主闪存”,断开gdb一样可以启动.

3.2 bin文件烧写flash

1、选择boot模式为“系统存储器”,将引脚BOOT0 = 1,BOOT1 = 0; 烧写可以通过如下两个支持ISP的串口: isp_usart

2、通过串口连接上开发板:串口RX接D5(tx),串口TX接D6(rx)两个位置。

3、通过软件GigaDevice MCU ISP Programmer工具(下载地址:http://www.gd32mcu.com/en/download/7?kw=GD32VF1 进行bin文件烧写。 GigaDevice

4、烧写完成后,改变BOOT模式为“主闪存”,将引脚BOOT0 = 0;,此时接上开发板调试串口UART4就可以进行串口输出了。

binflash