Лабораторная работа

Данная лабораторная работа подготовлена Кириленко Яковом Александровичем по заказу Альянса RISC-V, допускается к использованию под лицензией CC BY 4.0.

Приведённые ниже команды рассчитаны на выполнение в рабочей среде Syntacore Kit, распространяемой Альянсом RISC-V в образовательных целях. Обратите внимание, что в другом окружении приведённые примеры команд могут не работать или работать иначе.

Установка исходного кода FreeRTOS

В данной работе используется релиз FreeRTOSv202212.01. С целью воспроизводимости лабораторной рекомендуется скачать его следующим образом:

Скачивание

wget http://https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS/releases/download/202212.01/FreeRTOSv202212.01.zip

Распаковка

unzip FreeRTOSv202212.01.zip mv FreeRTOSv202212.01 FreeRTOS

Сборка и запуск демонстрационной версии приложения

Перед выполнением команд проверьте, указан ли в переменной PATH путь /opt/syntacore/sc-dt/2023.08/riscv-gcc/bin (2023.08 - версия Syntacore Kit):

echo $PATH | grep riscv-gcc/bin

Если нет, добавьте в файл $$/sim/.bashrc$$ следующую строку (путь зависит от версии используемой рабочей среды):

export PATH=$PATH:/opt/syntacore/sc-dt/2023.08/riscv-gcc/bin

Перейдите в каталог с демонстрационным приложением RISC-V-Qemu-virt_GCC.

cd FreeRTOS/FreeRTOS/Demo/RISC-V-Qemu-virt_GCC/

Попробуйте собрать демо.

make

При попытке сборки будет получено следующее сообщение об ошибке:

main.c: Assembler messages:
main.c:53: Error: unrecognized opcode `csrw mtvec,a5'
main.c:84: Error: unrecognized opcode `csrc mstatus,8'
main.c:111: Error: unrecognized opcode `csrc mstatus,8'
main.c:125: Error: unrecognized opcode `csrc mstatus,8'
make: *** [Makefile:62: build/main.o] Error 1

Обратите внимание, что в Makefile указаны флаги компилятора и компоновщика -march=rv32imac, задающие архитектуру набора команд rv32imac со стандартными расширениями. Однако перечисленные в листинге инструкции являются частью расширения Zicsr, вынесенного из базовой ISA версии выше 2.2. И для gcc версии 11.1.0 и выше необходимо отдельно указывать расширение Zicsr.

Итак, чтобы собрать демо, необходимо в Makefile в строках 17 и 24 заменить -march=rv32imac на -march=rv32ima_zicsr.

Makefile

CROSS   = riscv64-unknown-elf-
CC      = $(CROSS)gcc
OBJCOPY = $(CROSS)objcopy
ARCH    = $(CROSS)ar

BUILD_DIR       = build
RTOS_SOURCE_DIR = $(abspath ../../Source)
DEMO_SOURCE_DIR = $(abspath ../Common/Minimal)

CPPFLAGS = \
    -D__riscv_float_abi_soft \
    -DportasmHANDLE_INTERRUPT=handle_trap \
    -I . -I ../Common/include \
    -I $(RTOS_SOURCE_DIR)/include \
    -I $(RTOS_SOURCE_DIR)/portable/GCC/RISC-V \
    -I $(RTOS_SOURCE_DIR)/portable/GCC/RISC-V/chip_specific_extensions/RV32I_CLINT_no_extensions
CFLAGS  = -march=rv32imac_zicsr -mabi=ilp32 -mcmodel=medany \
    -Wall \
    -fmessage-length=0 \
    -ffunction-sections \
    -fdata-sections \
    -fno-builtin-printf
LDFLAGS = -nostartfiles -Tfake_rom.lds \
    -march=rv32imac_zicsr -mabi=ilp32 -mcmodel=medany \
    -Xlinker --gc-sections \
    -Xlinker --defsym=__stack_size=300 \
    -Xlinker -Map=RTOSDemo.map

ifeq ($(DEBUG), 1)
    CFLAGS += -Og -ggdb3
else
    CFLAGS += -O2
endif

SRCS = main.c main_blinky.c riscv-virt.c ns16550.c \
    $(DEMO_SOURCE_DIR)/EventGroupsDemo.c \
    $(DEMO_SOURCE_DIR)/TaskNotify.c \
    $(DEMO_SOURCE_DIR)/TimerDemo.c \
    $(DEMO_SOURCE_DIR)/blocktim.c \
    $(DEMO_SOURCE_DIR)/dynamic.c \
    $(DEMO_SOURCE_DIR)/recmutex.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/event_groups.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/list.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/queue.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/stream_buffer.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/tasks.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/timers.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/portable/MemMang/heap_4.c \
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/portable/GCC/RISC-V/port.c

ASMS = start.S vector.S\
    $(RTOS_SOURCE_DIR)/portable/GCC/RISC-V/portASM.S

OBJS = $(SRCS:%.c=$(BUILD_DIR)/%.o) $(ASMS:%.S=$(BUILD_DIR)/%.o)
DEPS = $(SRCS:%.c=$(BUILD_DIR)/%.d) $(ASMS:%.S=$(BUILD_DIR)/%.d)

$(BUILD_DIR)/RTOSDemo.axf: $(OBJS) fake_rom.lds Makefile
    $(CC) $(LDFLAGS) $(OBJS) -o $@

$(BUILD_DIR)/%.o: %.c Makefile
    @mkdir -p $(@D)
    $(CC) $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -MMD -MP -c $< -o $@

$(BUILD_DIR)/%.o: %.S Makefile
    @mkdir -p $(@D)
    $(CC) $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -MMD -MP -c $< -o $@

clean:
    rm -rf $(BUILD_DIR)

-include $(DEPS)

Снова соберите демо.

make

Теперь можно запустить демонстрационную версию приложения, имитирующего мигание светодиода.

Запуск приложения в qemu

qemu-system-riscv32 -nographic -machine virt -net none \
    -chardev stdio,id=con,mux=on -serial chardev:con \
    -mon chardev=con,mode=readline -bios none \
    -smp 4 -kernel ./build/RTOSDemo.axf

Вывод

Hello FreeRTOS!
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2
0: Tx: Transfer1
0: Rx: Blink1
0: Tx: Transfer2
0: Rx: Blink2

Создание своего приложения

Создание задач

В этом же каталоге создадим файл example.c, создающий и запускающий две задачи vTask1 и vTask2 с одинаковым приоритетом.