OPENHW开源CORE-V-MCU移植RT-Thread

项目背景

OpenHW Group 是一个以协作方式开发开源硬件和相关软件的非营利组织，致力于开发、验证和提供开源处理器内核。OpenHW Group的开源项目致力于开发和验证基于免费和开放的RISC-V指令集架构 (ISA) 系列内核，称为 CORE-V系列。CV32E40P 开源处理器 IP 内核，这是 OpenHW CORE-V 系列中第一个经过全面验证的内核。本文的对象就是基于CV32E40P实现的开源CORE-V-MCU移植RT-Thread。

CORE-V-MCU目前是以软核的形式在FPGA上进行了实现，中科院 PLCT 实验室针对CV32E40P内核的CORE-V-MCU适配了QEMU,本文最终的验证在QEMU上进行。

相关链接

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https://club.rt-thread.org/ask/article/24d7317f5125b054.html

前期准备

开发环境：ubuntu18.04

验证示例工程

本次实验验证的平台是PLCT提供的QEMU，在Linux下的QEMU可以使用上述的笔者编译好的，也可以使用自己尝试编译PLCT提供的源码。

OPENHW提供了基于FreeRTOS的示例工程，由于使用的是PLCT提供的QEMU，所以IDE中自带的工程并不能直接使用，为了避免不必要的麻烦，本文采用PLCT提供的示例工程。

下载好示例工程,进入到app目录，执行以下命令配置编译工程：

source ../env/core-v-mcu.sh

make RISCV=xxx //xxx为工具链的路径

编译完成后将生成的cli_test可执行文件拷到qemu的安装目录，运行下述命令验证工程;

./qemu-system-riscv32 -M core_v_mcu -bios none -kernel cli_test -nographic -monitor none -serial stdio

运行结果：

出现上述结果，则表示示例工程运行正常，这样我们就有一个可移植的模板工程，后续移植基于该工程开展。

移植RT-Thread

CV32E40P内核是一个RISC-V架构的内核，移植RTOS不可避免的会涉及到汇编部分的修改，所以在移植前期学习一下RISC-V架构与汇编会产生事半功倍的效果，同样在一之前需要熟悉CV32E40P的内核资源。

（https://docs.openhwgroup.org/projects/core-v-mcu/doc-src/overview.html）

cv32e40p继承自pulp开源的RI5CY内核，而RI5CY内核的对接代码在RT-Thread的仓库libcpu/riscv/rv32m1已经实现，所以以RI5CY中的代码为基础，移植cv32e40p的对接代码。

成功移植RT-Thread有如下几个关键的阶段：

• 节拍定时器正常工作

• 线程可以正常创建，调度（这步最难，需要前面好多工作来保证）

• shell可以正常使用（从这开始就顺利多了）

RTOS的最小时间单位是系统节拍，系统正常工作需要节拍定时器的支持，因而以节拍定时器的移植为切入点展开移植。

core-v-mcu.c中放置的是系统初始化，中断处理相关代码。其中system_init函数完成了时钟初始化，串口，I2C等外设的初始化，以及中断函数的绑定。在文件的开头可以找到如下一个指针数组：

1void (*isr_table[32])(uint32_t);

该数组用于绑定中断入口函数。

1for (int i = 0 ; i < 32 ; i ++){
2    isr_table[i] = undefined_handler;
3    handler_count[i] = 0;
4}
5    isr_table[0x7] = timer_irq_handler;
6    isr_table[0xb] = (void(*)(uint32_t))fc_soc_event_handlzer1;

在system_init函数中我们可以找到上述代码，浏览该文件我们可以知道，timer_irq_handler即系统定时器的中断入口函数，

在原有FreeRTOS工程中该函数内容如下：

1void timer_irq_handler(uint32_t mcause)
2{
3#warning requires critical section if interrupt nesting is used.
4    if (xTaskIncrementTick() != 0) {
5        vTaskSwitchContext();
6    }
7}

该函数实现系统节拍的产生，所以将这里的内容修改为RT-Thread的节拍产生的方式，修改如下：

1void timer_irq_handler(uint32_t mcause)
2{
3#warning requires critical section if interrupt nesting is used.
4    rt_interrupt_enter();
5    rt_tick_increase();
6    rt_interrupt_leaves();
7}

涉及到中断，我们就得考虑系统的中断的实现方式，中断一般会分为向量中断与非向量中断。RISC-V常在启动后文件中进行中断模式的配置。从crt0.S文件可以找到如下代码：

1/* set vector table address */
2    la a0, __vector_star