xiuos/Ubiquitous/XiZi_IIoT/board/gd32vf103-rvstar

从零开始构建矽璓工业物联操作系统：使用risc-v架构的gd32vf103-rvstar 开发板

XiUOS (X Industrial Ubiquitous Operating System) 矽璓工业物联操作系统是一款面向工业物联场景的泛在操作系统，来自泛在操作系统研究计划。所谓泛在操作系统(UOS: Ubiquitous Operating Systems)，是支持互联网时代人机物融合泛在计算应用模式的新型操作系统，是传统操作系统概念的泛化与延伸。在泛在操作系统技术体系中，不同的泛在计算设备和泛在应用场景需要符合各自特性的不同UOS，XiUOS即是面向工业物联场景的一种UOS，主要由一个极简的微型实时操作系统(RTOS)内核和其上的智能工业物联框架构成，支持工业物联网(IIoT: Industrial Internet of Things)应用。

开发环境搭建

推荐使用：

操作系统： ubuntu18.04 https://ubuntu.com/download/desktop

开发工具推荐使用 VSCode ，VScode下载地址为： VSCode https://code.visualstudio.com/，推荐下载地址为 http://vscode.cdn.azure.cn/stable/3c4e3df9e89829dce27b7b5c24508306b151f30d/code_1.55.2-1618307277_amd64.deb

依赖包安装：

$ sudo apt install build-essential pkg-config
$ sudo apt install gcc make libncurses5-dev openssl libssl-dev bison flex libelf-dev autoconf libtool gperf libc6-dev  git

源码下载： XiUOS https://www.gitlink.org.cn/xuos/xiuos

新建一个空文件夹并进入文件夹中，并下载源码，具体命令如下：

mkdir test  &&  cd test
git clone https://gitlink.org.cn/xuos/xiuos.git

1、打开XiUOS源码文件包可以看到以下目录：

名称	说明
APP_Framework	应用代码
Ubiquitous	板级支持包,支持NuttX、RT-Thread和XiZi内核

2、打开XiZi内核源码文件包可以看到以下目录：

名称	说明
arch	架构代码
board	板级支持包
fs	文件系统
kernel	内核源码
lib	第三方库源码
resources	驱动文件
tool	系统工具

使用VScode打开代码，具体操作步骤为：在源码文件夹下打开系统终端，输入code .即可打开VScode开发环境，如下图所示：

裁减配置工具的下载

裁减配置工具：

工具地址： kconfig-frontends https://www.gitlink.org.cn/xuos/kconfig-frontends

mkdir kfrontends  && cd kfrontends
git clone https://gitlink.org.cn/xuos/kconfig-frontends.git

下载源码后按以下步骤执行软件安装：

cd kconfig-frontends
./xs_build.sh

编译工具链：

RISC-V: riscv-nuclei-elf-，默认安装到Ubuntu的/opt/，下载源码并解压。[下载网址 https://www.nucleisys.com/download.php]

$ tar -xjf nuclei_riscv_newlibc_prebuilt_linux64_2020.08.tar.bz2 -C /opt/

将上述解压的编译工具链的路径添加到board/hifive1-rev-B/config.mk文件当中，例如：

export CROSS_COMPILE ?=/opt/Nuclei/gcc/bin/riscv-nuclei-elf-

若已存在export CROSS_COMPILE ?=xxxx 应该将原有的语句注释，再写入上面的语句。

在gd32vf103-rvstar board 上创建第一个应用

1.gd32vf103-rvstar board 简介

硬件	描述
芯片型号	gd32vf103
架构	RV32IMAC
主频	108MHz
片内SRAM	32KB
外设	Timer（高级16位定时器，通用16位定时器）、U(S)ART、I2C、SPI/I2S、CAN、USBFS、ADC（16路外部通道）、DAC、EXMC、GPIO

XiUOS板级当前支持使用UART。

2. 代码编写与编译说明

编辑环境：VScode

编译工具链：riscv-none-embed-gcc

使用VScode打开工程的方法有多种，本文介绍一种快捷键，在项目目录下将code .输入终端即可打开目标项目

修改APP_Framework/Applications文件夹下main.c

在输出函数中写入 Hello, world! \n 完成代码编辑。

编译步骤：

1.在VScode终端下执行以下命令，生成配置文件

cd ./Ubiquitous/XiZi
make BOARD=gd32vf103-rvstar distclean
make BOARD=gd32vf103-rvstar menuconfig

2.在menuconfig界面配置需要关闭和开启的功能，按回车键进入下级菜单，按Y键选中需要开启的功能，按N键选中需要关闭的功能，配置结束后选择Exit保存并退出

3.继续执行以下命令，进行编译

make BOARD=gd32vf103-rvstar

4.如果编译正确无误，build文件夹下会产生XiZi-gd32vf103-rvstar.elf、XiZi-gd32vf103-rvstar.bin文件。

注：最后可以执行以下命令，清除配置文件和编译生成的文件

make BOARD=gd32vf103-rvstar distclean

3. 烧写及调试执行

rvstar开发板启动模式说明：

3.1 openocd gdb 调试方法

选择boot模式，将引脚BOOT0 = H BOOT1 = H；

rvstar支持openocd，可以通过openocd和gdb进行调试。 调试需要下载openocd和nuclei sdk,下载配置方法参见以下文档： https://doc.nucleisys.com/nuclei_sdk/quickstart.html#figure-quickstart-5

openocd安装完成以后，按照如下步骤进行调试：

1、进入xiuos目录路径下

cd ~/xiuos/Ubiquitous/XiZi 

2、编译生成elf文件

3、使用USB先和串口连接好开发板，进入openocd目录下，再在当前终端输入

cd ~/Nuclei/openocd/0.10.0-15/bin

./openocd -f ~/nuclei-sdk/SoC/gd32vf103/Board/gd32vf103v_rvstar/openocd_gd32vf103.cfg 

在当前终端连接openocd，连接如下图所示：

4、打开一个新的终端，输入以下命令打开终端串口：

sudo apt install screen
screen /dev/ttyUSB0 115200

5、打开一个新的终端，进入编译生成的elf路径,输入例如：

riscv-nuclei-elf-gdb build/XiZi-gd32vf103-rvstar.elf -ex "target remote localhost:3333"

结果如下图所示：

6、再输入load，最后输入continue命令即可在串口终端看到系统运行界面，如下图所示：

该调试方式会同步将ELF文件load到片上flash，此时将boot模式改成“主闪存”，断开gdb一样可以启动.

3.2 bin文件烧写flash

1、选择boot模式为“系统存储器”，将引脚BOOT0 = 1,BOOT1 = 0; 烧写可以通过如下两个支持ISP的串口：

2、通过串口连接上开发板：串口RX接D5(tx)，串口TX接D6(rx)两个位置。

3、通过软件GigaDevice MCU ISP Programmer工具（下载地址：http://www.gd32mcu.com/en/download/7?kw=GD32VF1） 进行bin文件烧写。

4、烧写完成后，改变BOOT模式为“主闪存”,将引脚BOOT0 = 0;，此时接上开发板调试串口UART4就可以进行串口输出了。