6-制作测试固件验证串口打印

参考地址：基于qemu-riscv从0开始构建嵌入式linux系统ch4. 制作测试固件验证串口打印 — 主页 (quard-star-tutorial.readthedocs.io)

在quard-star目录下新建boot文件夹，在此文件夹下新建boot.lds和start.s文件，如下

start.s文件

	.section .text             //定义数据段名为.text
	.globl _start              //定义全局符号_start
	.type _start,@function     //_start为函数

_start:                        //函数入口
    csrr    a0, mhartid        //csr是riscv专有的内核私有寄存器，独立编地在12位地址
                               //mhartid寄存是定义了内核的hart id，这里读取到a0寄存器里
    li		t0,	0x0            //li是伪指令，加载立即数0到t0
	beq		a0, t0, _core0     //比较a0和t0,相等则跳转到_core0地址处，否则向下执行
_loop:                         //定义一个_loop符号
	j		_loop              //跳转到_loop，此处形成循环，用意为如果当前cpu core不为
                               //hart 0则循环等待，为hart 0则继续向下执行
_core0:                        //定义一个core0才能执行到此处
	li		t0,	0x100          //t0 = 0x100
	slli	t0,	t0, 20         //t0左移20位 t0 = 0x10000000
	li		t1,	'H'            //t1 = 'H' 字符的ASCII码值写入t1
	sb		t1, 0(t0)          //s是store写入的意思，b是byte，这里指的是写入t1
                               //的值到t0指向的地址，即为写入0x10000000这个寄存器
                               //这个寄存器正是uart0的发送data寄存器，此时串口会输出"H"
	li		t1,	'e'            //接下来都是重复内容
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'l'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'l'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'o'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	' '
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'Q'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'u'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'a'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'r'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'd'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	' '
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'S'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	't'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'a'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'r'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	' '
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'b'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'o'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'a'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'r'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'd'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'!'
	sb		t1, 0(t0)
	li		t1,	'\n'
	sb		t1, 0(t0)          //到这里就会输出"Hello Quard Star board!"  
	j		_loop              //完成后进入loop

    .end                       //汇编文件结束符号

这里做的事情比较简单，首先读取hartid的值，如果是编号为0的hart就跳转到_core0处执行，如果不是就进入_loop循环卡住。在core0函数中就是往uart0=0x10000000处一个字节一个字节的写数据，数据会输出到主机的控制台上。

boot.lds文件

OUTPUT_ARCH( "riscv" )  /*输出可执行文件平台*/

ENTRY( _start )         /*程序入口函数*/

MEMORY                  /*定义内存域*/
{ 
    /*定义名为flash的内存域属性以及起始地址，大小等*/
	flash (rxai!w) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 512k 
}

SECTIONS                /*定义段域*/
{
  .text :               /*.text段域*/
  {
    KEEP(*(.text))      /*将所有.text段链接在此域内，keep是保持防止优化，即无论如何都保留此段*/
  } >flash              /*段域的地址(LMA和VMA相同)位于名为flash内存域*/
}

boot.lds是给链接器传参数的，目的是为了把start.s里的代码连接到flash处。

build.sh修改

CROSS_PREFIX=riscv64-unknown-elf
if [ ! -d "$SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot" ]; then  
mkdir $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot
fi  
cd boot
$CROSS_PREFIX-gcc -x assembler-with-cpp -c start.s -o $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/start.o
$CROSS_PREFIX-gcc -nostartfiles -T./boot.lds -Wl,-Map=$SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/lowlevel_fw.map -Wl,--gc-sections $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/start.o -o $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/lowlevel_fw.elf
# 使用gnu工具生成原始的程序bin文件
$CROSS_PREFIX-objcopy -O binary -S $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/lowlevel_fw.elf $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/lowlevel_fw.bin
# 使用gnu工具生成反汇编文件，方便调试分析（当然我们这个代码太简单，不是很需要）
$CROSS_PREFIX-objdump --source --demangle --disassemble --reloc --wide $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/lowlevel_fw.elf > $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/lowlevel_fw.lst

cd $SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot
rm -rf fw.bin
dd of=fw.bin bs=1k count=32k if=/dev/zero
dd of=fw.bin bs=1k conv=notrunc seek=0 if=lowlevel_fw.bin

这里需要riscv的编译器，我使用的是riscv64-unknown-elf-gcc，在build.sh中执行编译生成固件用于qemu启动。

run.sh修改

SHELL_FOLDER=$(cd "$(dirname "$0")";pwd)

$SHELL_FOLDER/output/qemu/bin/qemu-system-riscv64 \
-M quard-star \
-m 1G \
-smp 8 \
-bios none \
#-monitor stdio \
-drive if=pflash,bus=0,unit=0,format=raw,file=$SHELL_FOLDER/output/lowlevelboot/fw.bin \
-nographic --parallel none