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開発環境

Host

  • Ubuntu 20.04 上で開発を行った

FPGA 開発ツール

  • Vivado/2020.2
    /opt/Xilinx/Vivado にインストール

  • Vivado_Lab/2020.2
    /opt/Xilinx/Vivado_Lab にインストール
    ターゲットボードを USB で接続するマシンが Disk 容量不足で Vivado がインストールできないので、Vivado_Lab をインストールして Host から remote で制御した

クロスコンパイラ riscv32 gcc (for rv32emc)

RISC-V の RV32EMC に対応したクロスコンパイラのビルド、インストール 

# 2022/05/15 
$ sudo apt install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk \
        build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev libexpat-dev  
                        # gcc の build で必要となるツール Prerequisites  
$ sudo mkdir /opt/rv32e # cross tool のインストール先  

$ git clone https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain  
$ cd riscv-gnu-toolchain  

$ patch -p1 < riscv-gdb-sim.patch   # run の修正 patch 下記の Download: から

$ ./configure --prefix=/opt/rv32e --disable-linux --with-arch=rv32emac --with-abi=ilp32e  
$ make newlib   # ツール群を /opt/rv32e/ にインストール、書き込み権限が必要

Download: riscv-gdb-sim.patch

gdb のシミュレータ run の修正 patch

cross gdb のインストール時、シミュレータ run がインストールされる。
run の syscall は RV32E に対応しておらず、write(), exit() などが実行されない。
newlib では syscall は以下のファイルで定義されており、RV32E のみ syscall_id を渡すレジスタが異なる。
riscv-newlib/libgloss/riscv/internal_syscall.h
・RV32E の syscall_id = "t0"
・その他の syscall_id = "a7"
このため、run を RV32E の syscall に対応させる patch を用意した。
run 実行時、 --model RV32E option をつけることで RV32E のシミュレーションができる。
cross gdb で simulation 実行するときは、以下のように指定する。

(gdb) target sim --model RV32E  
(gdb) load

インストールされるツール、ライブラリ

/opt/rv32e/bin/riscv32-unknown-elf-*                          # コンパイラ、リンカ、gdb etc
/opt/rv32e/riscv32-unknown-elf/include/*.h                    # newlib 標準ヘッダ
/opt/rv32e/riscv32-unknown-elf/lib/libc.a libm.a ...          # newlib 標準ライブラリ
/opt/rv32e/riscv32-unknown-elf/lib/ldscripts/elf32lriscv.x*   # リンカスクリプト
/opt/rv32e/lib/gcc/riscv32-unknown-elf/9.2.0/libgcc.a         # gcc 下位関数(soft-float etc)

クロスコンパイラで RV32EMC に対応したバイナリを生成するには、コンパイル flag -march=rv32emc -mabi=ilp32e を与える 

$ /opt/rv32e/bin/riscv32-unknown-elf-gcc -g -Wall -O2 -march=rv32emc -mabi=ilp32e -c c_source.c
gcc ver 11.1 での不具合について

2022/05/15 時点で https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain の master は gcc-11.1.0 になっている。
gcc-9.2.0 で問題なかった rv-test/ の test program が、gcc-11.1.0 で動作不具合が発生した。
調査の結果、rv-test/crt0.S の中で呼んでいる memclr() の中で、gcc の最適化(-O2 flag)で gcc builtin-memset() 関数を呼ぶように最適化され、 自前で用意していた memset() 関数がリンクされ、自前のmemset()の内部から builtin-memset() を呼ぶような code になり、無限ループとなっていた。
自前の memset() 関数を破棄することで正常になった。
ref: http://blog.kmckk.com/archives/5710914.html

rvsim (ISS)

$ sudo apt install binutils-dev libreadline8 libtinfo6 libncurses-dev  libreadline-dev  

$ git clone https://github.com/shin-yamashita/rv32emc
$ cd rv32emc/rvsim
$ make
$ sudo make install   # -> /usr/local/bin/rvsim

Target board

Ultra96-v2

ボード情報: AVNET Ultra96
Vivado board files: Avnet Board Definition Files (BDF)

Arty-A7-35T

ボード情報: Digilent Arty-A7 Reference
Vivado board files: Vivado Board Files for Digilent FPGA Boards

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