OpenRisc-4-ORSoC跑linux实验-优快云博客

引言

光说不练假把式，本小节就用官方的FPGA开发板跑一下linux。

4.1，实验准备

1》 orsoc的工具链环境（gcc,gdb，jtag），搭建过程见上一篇blog：

http://blog.youkuaiyun.com/rill_zhen/article/details/8443882

2》 ep4ce22的FPGA开发板（€：149）

3》 micro-USB连接线

4.2，实验步骤

0》连线。将板子左上方的那个USB口与PC相连。

1》烧写RTL综合后的电路逻辑文件（也可自己用quartus综合）

$ cd /home/openrisc

$ jtag ./program_fpga.jtag

2》开启gdbdebugger和OR processor间的代理服务

$ /opt/or_debug_proxy/bin/or_debug_proxy –r 55555

3》（再开一个终端）打开一个串口终端

picocom –b 115200–p n –d 8 –f xon /dev/ttyUSB2

4》（再开一个终端）开启gdb来下载vmlinux镜像

$ cd ~/soc-design/linux

$ make ARCH=openrisc defconfig

$ make ARCH=openrisc

$ or32-elf-gdb

(gdb) target remote :55555

(gdb) file ./vmlinux

Answer ‘y’

(gdb) load

(gdb) spr npc 0x100

(gdb) c

5》此时，看picocom那个终端，可以看到linux的启动过程：如下图：

6》此时链接网线，设置网卡（eth8）参数,就可以和PC通过网络通信了。

4.3 参考文档

Running_SW_on_FPGA_board.txt:

[html]view plaincopyprint? 
   
 ===========================================================  
 Running Software on Hardware  
 ===========================================================  
   
 This FPGA development board has been developed specifically   
 to fit a OpenRISC processor design, with the smallest form-factor   
 and lowest cost.  
   
 The board is called: ordb2a-ep4ce22 (OpenRisc Development Board 2A)  
   
 More detailed information can be found at the link below:  
 http://opencores.org/or1k/ordb2a-ep4ce22  
   
   
 ===========================================================  
 Connecting ORSoC's OpenRISC-FPGA-development-board  
 ===========================================================  
   
 1. Connect your ordb2a-board to your computer using the   
    USB connector located on the top-left corner on the board.  
   
 2. The FPGA is programmed with a pre-compiled OpenRISC  
    processor SOC-design, with Ethernet, SDHC, UART and   
    SDRAM support. And with a small boot-loader (orpmon) that is   
    stored in the external SPI-flash. The boot-loader should   
    now be loaded and executing by the OpenRISC processor.  
   
 3. Open up a new terminal and type:  
    $ picocom --b 115200 --p n --d 8 --f xon /dev/ttyUSB2  
   
    Press "Enter" and you should now see a print-out in your   
    terminal-window showing: ORSoC devboard>  
   
    You now have a command-prompt "ORSoC devboard>" controlling   
    the orpmon-software.  
    By typing "help", all the diffent commands will be listed.   
    For example you can start a coremark-test (cpu benchmark test),   
    by typing "coremark 30"  
   
   
 ===============================================================  
 Program ORSoC's OpenRISC-FPGA-development-board and run Linux  
 ===============================================================  
   
 1. Connect your ordb2a-board to your computer using the   
    USB connector located on the top-left corner on the board.  
   
 2. Start a terminal and type:  
    $ cd ~/fpga_dev_board/ordb2a-ep4ce22  
    $ jtag ./program_fpga.jtag  
   
    The file "program_fpga.jtag" defines what FPGA programming file   
    that should be used.  
   
 3. The FPGA is now programmed with a pre-compiled OpenRISC  
    processor SOC-design, with the OpenRISC processor, Ethernet,   
    SDHC, UART and SDRAM support. An small boot-loader is stored   
    in the SPI-flash and should now be loaded and executed   
    by the OpenRISC processor.  
   
 4. Let's now try and download Linux to the SDRAM and then boot it  
    on the OpenRISC SoC design. There are many ways that we can   
    boot Linux, we can use GDB, we can use orpmon and download it   
    using TFTP, or we can program the SPI-flash. We will using GDB  
    in demo. Open up a new terminal tab (shift+ctrl+t) and type:  
    $ /opt/or_debug_proxy/bin/or_debug_proxy -r 55555  
   
    This starts a program (or_debug_proxy) that controls the   
    USB connection and communication between the GDB debugger and   
    the OpenRISC processor.  
    
    You should see the follwoing print-out:  
   
    "  
    Connecting to OR1k via USB debug cable  
    Initialising USB JTAG interface  
    JTAG ID = a188a928  
    Stalling OR1K CPU0  
    Read      npc = 0001727c ppc = 00017278 r1 = 00031774  
    Waiting for gdb connection on localhost:55555  
    Press CTRL+c to exit.  
    "  
   
 5. Open up a new terminal tab (shift+ctrl+t) and type:  
    $ picocom --b 115200 --p n --d 8 --f xon /dev/ttyUSB2  
   
    This UART connection will be our Linux-terminal when we boot-up   
    Linux on the OpenRISC SoC-design.  
   
   
 6. Open up a new terminal tab (shift+ctrl+t) and type:  
    $ cd ~/soc-design/linux  
    $ make ARCH=openrisc defconfig  
    $ make ARCH=openrisc  
    $ or32-elf-gdb  
   
    The GDB-debugger is now started and you need to connect it to  
    the or_debug_proxy program, by typing:  
    (gdb) target remote :55555  
   
    GDB is now connected to the OpenRISC processor and are now   
    waiting. Lets now download the Linux-image, by typing:  
    (gdb) file ./vmlinux  
    Answer "y" on the questions.  
   
    (gdb) load  
   
    The actual download of the Linux image is now in progress and   
    this takes some time, since the JTAG interface is not the   
    fastest one. The following load information should appear:  
   
    "  
    Loading section .text, size 0x22bd34 lma 0x0  
    Loading section .rodata, size 0x49860 lma 0x22c000  
    Loading section __param, size 0x1c0 lma 0x275860  
    Loading section .data, size 0x15760 lma 0x276000  
    Loading section __ex_table, size 0xa50 lma 0x28b760  
    Loading section .head.text, size 0x4000 lma 0x28e000  
    Loading section .init.text, size 0x12348 lma 0x292000  
    Loading section .init.data, size 0x155e54 lma 0x2a4360  
    Start address 0xc0000000, load size 4160160  
    Transfer rate: 86 KB/sec, 4015 bytes/write.  
    "  
   
    Now we want to set the program-counter to start executing   
    from address 0x100, by typing:  
    (gdb) spr npc 0x100  
   
    Now let's boot up Linux on the FPGA development board, by typing:  
    (gdb) c  
   
    You should now see Linux booting in the picocom-terminal-window   
    that was opened earlier. And you should get a prompt where you   
    can play around with the Linux port that is running on the   
    OpenRISC processor system.  
   
    For example, you can plug in your board into your Ethernet network   
    and get an IP address by typing:  
    # ifup eth0  
   
    Your network should now provide your board with an IP address (DHCP)   
    and you can test your connection by pinging a known IP address.  
   
   
 ====================================================================  
 Program ORSoC's OpenRISC-FPGA-development-board with bare-metal SW  
 ====================================================================  
   
 1. Connect your ordb2a-board to your computer using the   
    USB connector located on the top-left corner on the board.  
   
 2. Start a terminal and type:  
    $ cd /home/openrisc  
    $ jtag ./program_fpga.jtag  
   
    The file "program_fpga.jtag" defines what FPGA programming file   
    that should be used.  
   
 3. The FPGA is now programmed with a pre-compiled OpenRISC  
    processor SOC-design, with Ethernet, SDHC, UART and   
    SDRAM support. An small boot-loader is stored in the SPI-flash   
    and should now be loaded and executed by the OpenRISC processor.  
   
 4. Let's now try and download a bare-metal application (hello world) to   
    the board and run it. Open up a new terminal and type:  
    $ /opt/or_debug_proxy/bin/or_debug_proxy -r 55555  
   
    This starts a program (or_debug_proxy) that controls the   
    USB connection and communication between the GDB debugger and   
    the OpenRISC processor.  
    
    You should see the following print-out:  
   
    "  
    Connecting to OR1k via USB debug cable  
    Initialising USB JTAG interface  
    JTAG ID = a188a928  
    Stalling OR1K CPU0  
    Read      npc = 0001727c ppc = 00017278 r1 = 00031774  
    Waiting for gdb connection on localhost:55555  
    Press CTRL+c to exit.  
    "  
   
 5. Open up a new terminal and type:  
    $ picocom --b 115200 --p n --d 8 --f xon /dev/ttyUSB2  
   
    This UART connection will be a UART-terminal and will   
    receive the Helloworld application's printf text.  
   
   
 6. Open up a new terminal and type:  
    $ cd ~/soc-design/helloworld-or1ksim  
    $ or32-elf-gdb  
   
    The GDB debugger is now started and you need to connect it to  
    the or_debug_proxy program, by typing:  
    (gdb) target remote :55555  
   
    GDB is now connected to the OpenRISC processor and are now   
    waiting. Lets now download the Linux-image, by typing:  
    (gdb) file ./helloworld_hw  
    Answer "y" on the questions.  
   
    (gdb) load  
   
    The actual download of the Helloworld-image is now in progress and   
    this takes some time, since the JTAG interface is not the   
    fastest one. The following load-information should appear:  
   
    "  
    Loading section .vectors, size 0x2000 lma 0x0  
    Loading section .init, size 0x28 lma 0x2000  
    Loading section .text, size 0x494c lma 0x2028  
    Loading section .fini, size 0x1c lma 0x6974  
    Loading section .rodata, size 0x50 lma 0x6990  
    Loading section .eh_frame, size 0x4 lma 0x69e0  
    Loading section .ctors, size 0x8 lma 0x89e4  
    Loading section .dtors, size 0x8 lma 0x89ec  
    Loading section .jcr, size 0x4 lma 0x89f4  
    Loading section .data, size 0x9b8 lma 0x89f8  
    Start address 0x2028, load size 29616  
    Transfer rate: 42 KB/sec, 1851 bytes/write.  
    "  
   
    Now we want to set the program-counter to start executing   
    from address 0x100, by typing:  
    (gdb) spr npc 0x100  
   
    Now lets start the Helloworld_hw application on the FPGA   
    development board, by typing:  
    (gdb) c  
   
    You should now see the follwoing printout in the   
    picocom terminal window that was opened earlier:  
   
    "  
    Hello world!!!!  
    "  
   
    Now you can start developing your own   
    bare-metal applications :-)  
   
   
 ===========================================================  
 Programming external SPI-flash   
 ===========================================================  
 The external SPI flash contains both the FPGA programming file   
 and a bootloader (orpmon).  
 Below are information on how to program the SPI with these two files:  
   
   
    1. Download an FPGA-programming file that just connects the   
       FTDI JTAG signals to the SPI flash IOs.  
       $ cd ~/program-spi-flash  
       $ jtag ./program_spi.jtag  
   
    2. Erase the SPI flash before programming it:  
       $ ./spiflash/spiflash-program -e  
   
   
    3. Program the SPI flash with an FPGA programming file (rbf-format):  
       $ ./spiflash/spiflash-program -p /home/openrisc/fpga_dev_board/ordb2a-ep4ce22/output_file.rbf  
   
    4. Program the SPI-flash with OpenRISC SW application (select only one):  
   
       4a. Program OpenRISC Linux (requires a large SPI flash):  
           $ ./spiflash/spiflash-program -a 0xc0000 -P /home/openrisc/program-spi-flash/vmlinux.sizebin  
   
   
       4b. Program OpenRISC bootloader (orpmon)  
           $ ./spiflash/spiflash-program -a 0xc0000 -P /home/openrisc/program-spi-flash/orpmon.or32.sizebin  
   
   
 Unplug the board and connect it again to load the new flash contents.  
   
   
 Steps 2-4 can also be combined like so (directory paths omitted for brevity):  
    spiflash-program -e -p output_file.rbf -a 0xc0000 -P orpmon.or32.sizebin  
   
 Sizebin files are produced from binary memory dumps using bin2binsizeword:  
    ~/soc-design/orpsocv2/sw/utils/bin2binsizeword ~/soc-design/orpmon/orpmon.or32.bin ~/program-spi-flash/orpmon.or32.sizebin  
   
   
 Good luck and welcome to the OpenCores OpenRISC community ;-)  
   
   
   
 Delivered by: Marcus.Erlandsson@orsoc.se, Yann.Vernier@orsoc.se  
 2011-12-15  