开源RISCV移植Linux操作系统 (openrisc 移植linux)

近年来，RISC-V架构因其开源、可定制等特性备受关注，然而，移植操作系统这一环节的技术门槛不容忽视。最近，有新闻爆出一个好消息：RISC-V架构正式被移植到了Linux操作系统上。这种技术进展对于推动RISC-V生态发展具有积极推动作用。那么，RISC-V是什么？为什么要把它移植到Linux上呢？

一、 RISC-V简介

1、RISC-V概念

RISC-V是一种基于精简指令集计算机（RISC）原则的指令集架构（ISA）。RISC-V ISA是一个开放的、免费的、简洁的指令集，它在可定制性、扩展性和标准性等方面提供了很大的自由度。

2、RISC-V特点

相比于现有的指令集（如指令集体系结构），RISC-V性质有以下特点：

a. 它是一个开源、免费的架构；

b. 它是高度可定制的，可以选择基本指令以及扩展特定于应用程序的指令，同时可针对特定设计进行优化；

c. 它的代码密度优点明显，代码量更少，功耗更低。在同样的性能下，所需的硬件资源更少。

二、 RISC-V移植Linux操作系统的必要性

1、Linux对操作系统开发意义重大

Linux 操作系统是当前各种机器操作系统更具代表性的一个。Linux具有开源、跨平台、易用、易维护等特点，而Linux社区则给了它极大的支持。在服务器、移动设备、物联网等领域都有使用，其在存储、管理等领域均占有重要地位。

2、RISC-V移植Linux有非常重要的意义

RISC-V是一种全新的指令集架构，需要一种开源的操作系统支持，以完善各类应用场景的落地。Linux则是一款完善的操作系统，形成了通用的Unix操作系统标准，目前已经成为更大的开源软件项目。因此，RISC-V移植Linux操作系统上对于推动RISC-V应用进程积极意义重大，其落地极大地拓宽了RISC-V的应用场景，推动了RISC-V技术的发展和推广。

三、 RISC-V移植到Linux操作系统上的技术难点

1、CPU内存交互

在CPU内存交互方面，x86中直接访问物理内存，而RISC-V使用的是一个虚拟地址空间，需要让内核来完成虚拟地址转换成物理地址。

2、页表的建立

页表是一个描述了虚拟地址空间到物理地址空间的映射关系的数据结构，其建立过程涉及体系结构的细节（如TLB缓存等），需要考虑到各种场景的动态变化，如进程的创建、销毁等。

3、硬件接口的构建

在移植RISC-V到Linux操作系统上时，必须要确定如何读写寄存器；如何处理IO异常以及用于内核代码与硬件的交互。

四、 RISC-V移植到Linux操作系统上的技术实现方案

1、选择开源移植方案

目前已经有了很多的开源移植方案，如“riscv-gnu-toolchn”、riscv-isa-sim、riscv-linux等。操作系统移植可以参考开源方案，并在其中寻找更优实现方案。

2、充分发挥JJY模块优势

采用 JJY 模块，即“》”，能够将 CPU 置于监测模式，并启动来自 Linux 操作系统的纠正请求。这个模块的使用也是为了达到RISC-V移植到Linux操作系统的目标。

3、除错功能的加强

在移植过程中，无论是Linux还是RISC-V架构本身都需要进行不少的调试和改进，其中就有除错功能的加强。对于一些不合理的动作必须设法排查和修改，确保其稳定性和兼容性。

五、

随着RISC-V架构的兴起，操作系统移植难度的解决可以带动RISC-V架构的发展。而Linux本身在市场上受到了大量用户的认可，在兼容性和稳定性方面也赢得了极高的信任度。这是RISC-V移植到Linux操作系统的优点所在，两者的结合能够推动互联网科技的进步，为IoT、等领域的技术发展打下了坚实的基础。

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嵌入式ARM linux操作系统中如何构建交叉开发环境?

1 GECMlO开发板硬件构成

　　ARM处理器是一种支持16/32位双指令集的高性能、低成本、低功耗的R ISC微处理器，目前已经占领了75%以I：的32位RISC嵌入式产品f仃场。本文所选用的ARM920T微处理器属于中端产品，应用也十分广泛。$3C2410是32位低功耗RISC宏单元，其工作频率为203 MHz，同时支持Thumbl6位精。简指令集，从而能以较小的存储空间需求，获得32位的系统性能。64M字节的SDRAM，由两片K4S561632组成，工作在32位模式下;64M字节NAND Flash，采用的是K9F1208，可以兼容16M，32M或128M字节;10M以太网接口，采用的是CS8900Q3，带传输和连接指示灯;2路UART串行口，波特率可高达115200bps，并具有RS232电乎转换电路Embedded·ICE(20脚标准JTAG)接口和并口式jTAG接口，支持ADS，SDT软件的卜.载和调试以及FLASH的烧写。

　　2 嵌入式Linux开发环境的搭建及开发工具的使用

　　2.1宿主机——目标机模式

　　进行项目开发前，先要做的是搭建一套基于Linux操作系统的应用开发环境，一般由目标板(GEC2410开发板)和宿主机(LiUUX虚拟机)所构成。如图1所示。嵌入式系统通常是一个资源受限的系统，因此直接在嵌入式系统的硬件平台上编写软件比较困难，有时候甚拿是不可能的.目前一般采用的解决办法是首先在通用计算机上编写程序，然后通过交叉编译生成目标平台七可以运行的二进制代码格式，最后再下载到目标平台上的特定位置.卜运行.用来编译这种程序的编译器就叫交叉编译器。为了不跟本地编译器混淆，交叉编泽器的名字一般都有前缀。例如：arm.1inux—gcc。交叉开发环境是指编译、链接和调试嵌入式应用软件的环境，它与运行嵌入式应用软件的环境有所不同，通常采用宿主机/目标机模式。

　　

　　

　　2.2 Linux服务器交叉编译环境的建立

　　Linux服务器是嵌入式Linux内核编译、应用程序开发、编译等的公共平台，在一个嵌入式系统的开发过程中，有许多工作需要通过它来完成。交叉编译工具用于编译在目标系统上运行的嵌入式Linux内核及应用程序，包括编译器、连接器、调试器以及代码转换J二具等实用程序，一般以瓜缩软件包的方式提供给我们，称为开发工具链(Toolchain).目前基于ARM架构的交叉编泽工具链为：allll-liuux.gcc-2.95.3。

　　1)GNU交叉工具链的下载

　　从ARM官方网站F载删.arm.tinux.org.ak，可以从该站点下载2.95.3工具链：

　　ftp：//tip.arm.Iinux.org.uk/pub/armlinux/toolehain/cross-2.95.3.tar.bz2

　　2)cross-2.95.3.tar.bz2包的安装步骤

　　a.#mkdir/mr/local/arm;

　　b.#cp CROSS一2.95.3.tar.bz2/usr/local/ann;

　　C.#tar jxvf crog$一2.95.3.tar.bz2;

　　d.添加环境变量：在文{牛/ete/bashrc文件最后添加：

　耐慎　export PATH=/usr/local/arm/2.95.3/bin：$PATH：

　　e.工具链安装昌蔽敬完成。

　　2.3配置NFS服务的步骤

　　NFS服务就是将宿主机的一个目录通过网络可以被挂载到其他计算机上。并且作为其他计算机的一个目录，其目的就是让不同的机器、不同的操作系统之间可以彼此共享文件。

　　NFS的使用分服务器端和客户端，其中服务器端提供要共享的文件，客户端通过挂载“mount”这一动作实现对共享文件的访问操作。下面主要介绍GEC24 10开发板的Linux系统与虚拟机的LintLx通过NFS实现文件共享的方法与步骤：

　　1)在虚拟机linux配置nfs服务，编辑nfs配置文件/etdexports，设置共享目录如：vi/etc/exports，添加：/root/nfs—share·(rw，sync，no—root—squash)。rW表示允许并塌下位机读写该目录，no_root_squash允许下位机以主机root用户身份挂载根文件系统。

　　2)在虚拟机linux启动NFS服务：(修改配置文件后就需要蕈新启动施服务)#/etc/init.d/nfs reSTart或者用命令：#service nfs restarto.

　　3)防火墙的关闭。选择系统设置一》安全级别，将安全级别改为“无防火墙”。

　　4)用交叉网线连接PC机(虚拟机)与开发板，目的让两个linux处在同一个网络内。

　　开发板的ip地址是：192.168.2.223，因此配置虚拟机ip为192.168.2开头的ip地址，如可用下列命令配置：#ifcONfigethO 192.168.2.23。

　　5)在开发板linux系统中挂载虚拟机linux的NFS共享目录，执行下列命令：#mkdir/tmp/nfs#mount—t nfs一0 nolock192.168.2.23：/root/nfs—share/trap/nfs。

　　2.4交叉调试器的制作

　　2.4.1交叉调试器的结构

　　程序的调试足检杏程序正确性、可靠性、稳定性的重要手段，也是应用程序开发必不可少的组成部分。嵌入式软件开发过程中的交叉调试与本地软件开发过程中的调试方式有所差别。本地软件开发调试器与被调试的程序往往运行在同一台计算机}：。而嵌入式软件开发过程中，调试时采用的是在宿主机和目标机之间进行的交叉调试。调试器运行在宿主机，但被调试的进程却是运行在目标板。调试器和被调试进程通过串口或者网络进行通信，调试器可以控制、访问被调试进程，读取被调试进程的当前状态，并能够改变被调试进程的运行状态。

　　2.4.2制作交叉调试器的方法

　　1)解压源码包：tar zxf gdb一6.0.tar.gz

　　2)配置：cd gdb一6.0

　　mkdir build..arm..1inux

　　cd build..arm..1inux

　　../configure–target=arm·linux一一prefix=/usr/local/arm/2.95.3/

　　3)编译：make

　　4)安装：make install

　　在/usr/locaL/arm/2.95.3/bin/目录下生成alTfl-linuxgdb工具

　　5)编译生成针对f1.Eln处理器的gdbserver

　　a.进入sdb源代码包中的gdb$erver目录

　　cd sdb-6.0

　　cd gdb/gdbserver

　　b.配置生成gdbserver

　　chmod U+X configure

　　CC=arnl—linux—gcc./configure一一host=arm-linux

　　c.Make，生成gdbserver、gdbreplay

　　6)通过凼，将gdbserver/gdbreplay到目标板中

　　7)启动目标板上的gdbserversabserver 192.168.1.88：2345 cross-teat其中192.168.1.88是目标板的IP地址。2345是任意指定的端口，也可以是其他端口。

　　8)启动宿主机端arm.1inux-gdb调试器在宿主机的工作目录中有对应的程序和源文件

　　#arm·hnux-柚CI‘OS8一teat

　　(gdb)target remote 192.168.1.88：2345

　　连接远程gdbserver

　　(sab)b main

　　设置断点

　　(Sdb)C运行

这个问题相当专业了，之前我去周立功那边了解过的。

按照以下步骤进行安装：

1) 安装32位的兼容库和libncurses5-dev库

在安装交叉编译工具之前需要先安装32位的兼容库和libncurses5-dev库，安装32兼容库需要从ubuntu的源库中下载，所以凯轿升需要在Linux主机系统联网的条件下，通过终端使用如下命令安装：

vmuser@Linux-host ~$sudo apt-get install ia32-libs

若Linux主机系统没有安装32位兼容库，在使用交叉编帆旁译工具的时候可能会出现错误：

-bash: ./arm-fsl-linux-gnueabi-gcc: 没有那个文件或目录

在终端中使用如下命令则可以安装libncurses5-dev库。

vmuser@Linux-host ~$sudo apt-get install libncurses5-dev

如果没有安装此库，在使用make menucofig时出现如下所示的错误：

*** Unableto find the ncurses libraries or the

*** required headerfiles.

*** ‘makemenuconfig’ requires the ncurses libraries.

***

Installncurses (ncurses-devel) and try again.

***

make: 错误 1

make: 错误 2

2) 安装交叉编译工具链

 

将交叉编译工具“gcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0_EasyARM-iMX283.tar.bz2”文件通过U盘的方式拷贝到Linux主机的“/tmp”目录下，然后执行如下命令进行解压安装交叉编译工具链：

vmuser@Linux-host ~$ cd /tmp

vmuser@Linux-host ~$ sudo tar -jxvfgcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0_EasyARM-iMX283.tar.bz2 -C /opt/

vmuser@Linux-host /tmp$ # 输入vmuser用户的密码“vmuser”

执行完解压命令后，交叉编译工具链将被安装到“/opt/gcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0”目录下。交叉编译器的具体目录是“/opt/gcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0/arm-fsl-linux-gnueabi/bin”，为了方便使用，还需将该路径添加到PATH环境变量中，其方法为：修改“/etc/profile”文件，具体操作方法如下：

在终端中输入如下指令

vmuser@Linux-host ~$ sudo vi /etc/profile # 若提示输入密码，则输入“vmuser”

用vi编辑器打开“/etc/profile”盯老文件后，在文件末尾增加如下一行内容：

export PATH=$PATH:/opt/gcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0/arm-fsl-linux-gnueabi/bin

文件修改并保存后，再在终端中输入如下指令，更新环境变量，使设置生效。

vmuser@Linux-host ~$source /etc/profile

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