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HonestQiao

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【赛昉科技昉·星光RISC-V单板计算机试用体验】昉·星光RISC-V单板计算机上手之基础系统编译

[i=s] 本帖最后由 HonestQiao 于 2022-5-16 10:22 编辑 [/i]

拿到昉·星光RISC-V单板计算机后，我们可以从官方直接下载对应的镜像文件，进行烧录。但是我们往往想稍微挑战一下，从头开始构建系统。

零、学习参考网址：

一、需构建部分说明：

通过《昉·星光单板计算机快速入门指南》，我们可以了解到，需要进行如下部分的构建：

  1. 赛昉科技 固件：
    • Boot_recovery：用于恢复 SPI flash 的二进制文件
    • secondboot：第一阶段 bootloader
    • ddrinit：第一阶段 ddrinit
  2. Bootloader：u-boot，通用Bootloader
  3. OpenBSI：RISC-V SBI
  4. Kernel：Linux内核
  5. Fedora：Fedora33

下面，我们就一步一步，来进行每个部分的构建。

二、编译环境基础系统准备：

为了顺利构建上面的各个部分，我们需要在Ubuntu操作系统下进行各项操作。

官方推荐的是Ubuntu 18.04 LTS。虽然Canonical官方把Ubuntu 18.04 LTS的支持结束日期从2023年5月延长到2028年5月，但我选择的是主流的版本的Ubuntu 20.04 LTS。

你可以在电脑上安装Ubuntu 20.04 LTS，或者在虚拟机里面安装Ubuntu 20.04 LTS（Vmware或者VirtualBox等）；如果你熟悉WSL2，那么也可以在WSL2中运行Ubuntu 20.04 LTS。

我使用的是运行Docker中的Ubuntu 20.04 LTS，可以在10秒钟之内启动Ubuntu 20.04 LTS基础环境。

% docker run -it --name ubuntu ubuntu /bin/bash

进入Ubuntu 20.04 LTS基础环境后，我们需要安装下面的基础组件：

# 可以执行sudo指令，如果没有安装，则先安装，否则可以跳过install sudo
% apt update
% apt install -y sudo
% sudo apt update
% sudo apt upgrade
# 安装后续操作过程中，需要的软件
% sudo apt install -y wget
% sudo apt install -y git git-lfs subversion
% sudo apt install -y vim
% sudo apt install -y make gcc
% sudo apt install -y bison flex
% sudo apt install -y gcc-riscv64-linux-gnu
% sudo apt install -y libssl-dev pkg-config libncurses-dev
# 设置bash为默认shell：选择No即可
sudo dpkg-reconfigure dash

# 如果没有生成过id_rsa，则使用下面指令，并将生成的pub填写到github对应设置中；否则不用：
% ssh-keygen -t rsa

三、跨平台预编译环境准备：

进入Ubuntu 20.04 LTS基础环境后，我们需要首先安装跨平台预编译环境，官方提供了对应文件的下载地址：
https://github.com/sifive/freedom-tools/releases/tag/v2020.12.0

从以上地址，下载如下三个压缩包：

  • riscv64-unknown-elf-toolchain-10.2.0-2020.12.8-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz
  • riscv-openocd-0.10.0-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz
  • sdk-utilities-1.0.1-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz

具体操作如下：

% mkdir ~/VisionFive/freedom-tools
% cd ~/VisionFive/freedom-tools
% wget https://static.dev.sifive.com/dev-tools/freedom-tools/v2020.12/riscv64-unknown-elf-toolchain-10.2.0-2020.12.8-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz
% wget https://static.dev.sifive.com/dev-tools/freedom-tools/v2020.12/riscv-openocd-0.10.0-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz
% wget https://static.dev.sifive.com/dev-tools/freedom-tools/v2020.12/sdk-utilities-1.0.1-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz

下载完成后，我们需要解压，并设置对应的PATH，以备被后续操作调用：

% tar xzvf riscv64-unknown-elf-toolchain-10.2.0-2020.12.8-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz
% tar xzvf riscv-openocd-0.10.0-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz
% tar xzvf sdk-utilities-1.0.1-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14.tar.gz
% echo "$(pwd)/riscv64-unknown-elf-toolchain-10.2.0-2020.12.8-x86_64-linux-ubuntu14/bin:$(pwd):riscv-openocd-0.10.0-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14/bin:$(pwd)/sdk-utilities-1.0.1-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14/bin"
# 将以上的部分的部分，按照如下设置，注意最好的:$PATH
% export PATH=/root/VisionFive/freedom-tools/riscv64-unknown-elf-toolchain-10.2.0-2020.12.8-x86_64-linux-ubuntu14/bin:/root/VisionFive/freedom-tools:riscv-openocd-0.10.0-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14/bin:/root/VisionFive/freedom-tools/sdk-utilities-1.0.1-2020.12.1-x86_64-linux-ubuntu14/bin:$PATH
# 并将上一条语句，添加到~/.bashrc的最后
% riscv64-unknown-elf-gcc -v
...
gcc version 10.2.0 (SiFive GCC-Metal 10.2.0-2020.12.8)

riscv64-unknown-elf-gcc能够成功运行，说明跨平台预编译设置正确，可以开始后续的操作了。

四、Boot_recovery编译：

代码网址：starfive-tech/bootloader_recovery (github.com)

# 获取Boot_recovery对应的代码：
% cd ~/VisionFive
% git clone git@github.com:starfive-tech/bootloader_recovery.git
% cd bootloader_recovery
% make
...
Finished building target: debug/jh7100_recovery_boot.elf

显示以上最后一条信息，表示编译成功，debug/jh7100_recovery_boot.bin即为编译得到的Boot_recovery文件

五、secondboot编译：

代码网址：starfive-tech/JH7100_secondBoot (github.com)

% cd ~/VisionFive
% git clone https://github.com/starfive-tech/JH7100_secondBoot.git
% cd JH7100_secondBoot/build
% make
...
riscv64-unknown-elf-objdump -S bootloader-JH7100-220515.elf > bootloader-JH7100-220515.asm

显示以上最后一条信息，表示编译成功，bootloader-JH7100-220515.bin.out即为编译得到的secondboot文件。

六、ddrinit编译：

代码网址：starfive-tech/JH7100_ddrinit (github.com)

% cd ~/VisionFive
% git clone https://github.com/starfive-tech/JH7100_ddrinit.git
% cd JH7100_ddrinit/build
% make
...
riscv64-unknown-elf-objdump -S ddrinit-2133-220515.elf > ddrinit-2133-220515.asm

显示以上最后一条信息，表示编译成功，ddrinit-2133-220515.bin.out即为编译得到的ddrinit文件。

七、u-boot编译：

代码网址：starfive-tech/u-boot (github.com)

# 首先检查riscv64-linux-gnu-gcc能否正常运行
显示以上最后一条信息，表示能够正常运行，可以继续操作了。
% cd ~/VisionFive
% git clone https://github.com/starfive-tech/u-boot
% cd u-boot
% make starfive_jh7100_visionfive_smode_defconfig ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu-
% make u-boot.bin u-boot.dtb ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu-
...
  CAT     u-boot-dtb.bin
  COPY    u-boot.bin

显示以上最后两条信息，表示编译成功，u-boot.dtb、u-boot.bin即为编译得到的u-boot文件，将会用于后续的OpenSBI编译。

八、OpenBSI编译：

代码地址：riscv-software-src/open***i: RISC-V Open Source Supervisor Binary Interface (github.com)

% cd ~/VisionFive
% git clone https://github.com/riscv/open***i.git
% make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- PLATFORM=generic FW_PAYLOAD_PATH=~/VisionFive/u-boot/u-boot.bin FW_FDT_PATH=~/VisionFive/u-boot/u-boot.dtb
...
OBJCOPY   platform/generic/firmware/fw_payload.bin

显示以上最后一条信息，表示编译成功，build/platform/generic/firmware/fw_payload.bin即为编译得到的openbsi文件。

但是这个文件大于2M，还需要进行一些处理，才可以使用，具体操作如下：

% mkdir ~/VisionFive/payload
% cp -a build/platform/generic/firmware/fw_payload.bin ~/VisionFive/payload/
% cd ~/VisionFive/payload
% svn export https://github.com/starfive-tech/freelight-u-sdk.git/branches/starfive/fsz.sh
% chmod +x fsz.sh
% ./fsz.sh fw_payload.bin fw_payload.bin.out
inFile: fw_payload.bin
inSize: 3022552 (0x002e1ed8, LE:0xd81e2e00)
outFile: fw_payload.bin.out
outSize: 3022556 (0x002e1edc)

调用fsz.sh处理fw_payload.bin后，显示如上信息，表示处理成功，fw_payload.bin.out即为实际需要使用的文件。

九、编译Linux 内核：

代码网址：starfive-tech/linux (github.com)

% cd ~/VisionFive
% git clone https://github.com/starfive-tech/linux
% cd linux
% make CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- ARCH=riscv visionfive_defconfig
% make CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- ARCH=riscv menuconfig
% make CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- ARCH=riscv -j2
...
Kernel: arch/riscv/boot/Image.gz is ready

iShot_2022-05-15_23.11.54.png

显示以上最后三条信息，表示编译成功，arch/riscv/boot/Image.gz即为内核文件，arch/riscv/boot/dts/starfive/jh7100-starfive-visionfive-v1.dtd即为需要的dtb文件。

十、使用：

通过以上的步骤，我们就能够编译得到所需要的如下文件：

  1. 赛昉科技 固件：
    • Boot_recovery：用于恢复 SPI flash 的二进制文件
    • secondboot：第一阶段 bootloader
    • ddrinit：第一阶段 ddrinit
  2. Bootloader：u-boot，通用Bootloader
  3. OpenBSI：RISC-V SBI
  4. Kernel：Linux内核

recovery_boot、secondboot、ddrinit的烧录，可以使用JH7100-tools进行。该工具需要在Linux上使用。

代码仓库：kprasadvnsi/JH71xx-tools: Bootloader recovery and updater tool for StarFive JH71x0 SoCs. (github.com)

cd ~/VisionFive
git clone git@github.com:kprasadvnsi/JH71xx-tools.git
cd JH71xx-tools
gcc -o jh7100-recover jh7100-recover.c
./jh7100-recover
Need serial device path.
Usage: ./jh7100-recover [OPTION]...
-D, --device <tty device>	: Serial tty device path.
-r, --recovery <filename>	: Bootloader recovery firmware.
-b, --bootloader <filename>	: Second stage bootloader.
-d, --ddrinit <filename>	: DRAM initialization firmware.
-h, --help			: Show this help.

编译成功后，将会生成jh7100-recover，该工具将会用于recovery_boot、secondboot、ddrinit的烧录。
iShot_2022-05-16_10.11.33.png

其调用参数如下：

  • -D 指定串口设备，使用USB转串口转换器的跳线连接到昉·星光的 40-Pin GPIO Header 上
  • -r Boot_recovery编译结果文件
  • -b secondboot编译结果文件
  • -d ddrinit编译结果文件
# 将之前生成的文件集中到一起
mkdir ~/VisionFive/images
cp -a ~/VisionFive/debug/jh7100_recovery_boot.bin ~/VisionFive/images/
cp -a ~/VisionFive/JH7100_secondBoot/build/bootloader-JH7100-220515.bin.out ~/VisionFive/images/
cp -a ~/VisionFive/JH7100_ddrinit/build/ddrinit-2133-220515.bin.out ~/VisionFive/images/

# 更新第一阶段 bootloader
./jh7100-recover -D /dev/ttyUSB0 
-r ~/VisionFive/images/jh7100_recovery_boot.bin 
-b ~/VisionFive/images/bootloader-JH7100-220515.bin.out

# 更新DRAM初始化固件
./jh7100-recover -D /dev/ttyUSB0 
-r ~/VisionFive/images/jh7100_recovery_boot.bin 
-d ~/VisionFive/images/ddrinit-2133-buildroot.bin.out

# 同时更新第二阶段引导加载程序和DRAM初始化固件
./jh7100-recover -D /dev/ttyUSB0 
-r ~/VisionFive/images/jh7100_recovery_boot.bin 
-b ~/VisionFive/images/bootloader-JH7100-220515.bin.out 
-d ~/VisionFive/images/ddrinit-2133-220515.bin.out

以上的具体操作，可参考：《昉·星光单板计算机快速入门指南》。如果Bootlaber不慎损坏，我们也可以参考《昉·星光单板计算机快速入门指南》进行Boot_recovery恢复了。
参考《昉·星光单板计算机软件技术参考手册》，我们可以更新Kernel以及内核模块了！

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