PULPino在zedboard上的下载、测试

PULPino是一个开源的微型控制系统,基于一个32位RISC-V核心，由瑞士苏黎世联邦理工学院与意大利博洛尼亚大学联合开发。核心IPC接近1,完全支持基整数指令集(RV32I),压缩指令(RV32C)和部分支持乘法指令集扩展(RV32M)。在https://github.com/pulp-platform上有全部源代码，包括：处理器、外设、总线、编译器等，下面是我在zedboard上下载、测试PULPino的过程。试验环境是Ubuntu14.04，64bit。

1、下载、编译GCC编译器

      PULPino中引入了一些扩展指令，所以需要修改原来RISC-V提供的编译器，方法很简单，首先

git clone https://github.com/pulp-platform/ri5cy_gnu_toolchain.git

     获取puplino专用编译器。然后打开终端，进入所在目录，输入make，会自动联网下载RISC-V的编译器，并且加入puplino的补丁。编译过程比较长，编译完成后，修改bashrc(使用命令gedit ~/.bashrc)，将编译得到的GCC工具所在路径添加到PATH，如下：

export PATH=$PATH:/home/leisl/ri5cy_gnu_toolchain/install/bin

     然后在终端中使用source ~/.bashrc，使得新的设置生效。此时在终端中输入riscv32-unknown-elf-，然后按两下tab键，就会出现所有的GCC工具。

2、安装vivado 2015.1

      因为PULPino提供的工程是在vivado 2015.1中测试的，所以这里也下载这个版本，避免出现莫名其妙的问题，下载、解压后，输入

sudo /.xsetup

     会出现图形化的安装界面，按照提示安装即可，版本选择vivado webpack，软件包里面要勾选Software DevelopKit，安装目录保持默认的/opt/Xilinx，安装的时候可能会提示权限不足，需要在opt下新建一个文件夹Xilinx即可，赋予所有人读写权限。

     安装完成后，从xilinx官网获取licence，下载导入。修改bashrc(使用命令gedit ~/.bashrc)，将xilinx可执行文件的路径添加到PATH，如下：

export LD_LIBRARY_PATH=/opt/Xilinx/Vivado/2015.1/lib/lnx64.o
export PATH=$PATH:/home/leisl/ri5cy_gnu_toolchain/install/bin:/opt/Xilinx/Vivado/2015.1/bin:/opt/Xilinx/SDK/2015.1/bin:/opt/Xilinx/SDK/2015.1/gnu/microblaze/lin/bin:/opt/Xilinx/SDK/2015.1/gnu/arm/lin/bin:/opt/Xilinx/SDK/2015.1/gnu/microblaze/linux_toolchain/lin64_be/bin:/opt/Xilinx/SDK/2015.1/gnu/microblaze/linux_toolchain/lin64_le/bin:/opt/Xilinx/DocNav
export XILINX_VIVADO=/opt/Xilinx/Vivado/2015.1

     使用source ～/.bashrc使得设置生效。

     此时输入vivado可以直接打开vivado，但是会提示一些文件夹的权限不足，按照提示修改即可。

3、需要PyYAML，使用 sudo python ./setup.py install 进行安装即可。

4、下载pulpino源码

     在终端中输入如下指令：

git clone https://github.com/pulp-platform/pulpino.git

     很快，大约13.11MB，进入所在目录，运行./update-ips.py，这个命令会将各个IP的代码从github上clone到ipx目录下。

5、编译pulpino
      在编译的最后需要用到gmake，所以在编译前先建立一个gmake的软连接，如下：

      cd /usr/bin
      sudo ln -s make gmake     

      进入pulpino的fpga目录，输入make all，会自动编译需要下载到FPGA的bit文件、rootfs、devicetree、fbsl、uboot等，都会在pulpino/fpga/sw/sd_image目录下出现。

      在编译得到rootfile的时候可能需要给出交叉编译工具（BR2_TOOLCHAIN_EXTERNAL_PATH）的路径，输入如下路径即可

/opt/Xilinx/SDK/2015.1/gnu/arm/lin

6、制作zedboard启动的SD卡

      需要将上面得到的bit文件、rootfs、devicetree、fbsl、uboot等复制到SD卡中，在复制之前，需要格式化SD卡，将其分为两个分区，一个boot分区，一个root分区，分区制作的方法在www.wiki.xilinx.com/Prepare+Boot+Medium中有详述，按照其中的步骤一步步来即可。这里也简单提一下，不清楚的可以参考那篇文章。我是通过USB读卡器读写SD卡的，插上读卡器之后，使用命令

dmesg

     会在最后列出SD对应的盘符，我的是sdb，所以使用如下指令擦除第一个sector， 将其中的X换为b，在后面不再强调这一点

dd if=/dev/zero of=/dev/sdX bs=1024 count=1

使用如下指令查看SD卡的情况：

fdisk -l /dev/sdX

输出类似如下：

Disk /dev/sdb: 8068 MB, 8068792320 bytes
249 heads, 62 sectors/track, 1020 cylinders, total 15759360 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000
 
Disk /dev/sdb doesn't contain a valid partition table

使用上面结果第一行的SD卡总大小除以8225280，得到扇面数，也就是8068792320 / 8225280 = 980，这个值在下面会用到，接下来进行分区：

fdisk /dev/sdX
Command (m for help): x
Expert command (m for help): h
Number of heads (1-256, default 30): 255
Expert command (m for help): s
Number of sectors (1-63, default 29): 63
Expert command (m for help): c
Number of cylinders (1-1048576, default 2286): <刚刚计算得到的扇面数>
Command (m for help): r
Command (m for help): n
Partition type:
 p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
 e extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-15759359, default 2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-15759359, default 15759359): +200M
 
Command (m for help): n
Partition type:
 p primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
 e extended
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 2): 2
First sector (411648-15759359, default 411648):
Using default value 411648
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (411648-15759359, default 15759359):
Using default value 15759359
Command (m for help): a
Partition number (1-4): 1
 
Command (m for help): t
Partition number (1-4): 1
Hex code (type L to list codes): c
Changed system type of partition 1 to c (W95 FAT32 (LBA))
 
Command (m for help): t
Partition number (1-4): 2
Hex code (type L to list codes): 83
Command (m for help): p
 
Disk /dev/sdb: 8068 MB, 8068792320 bytes
249 heads, 62 sectors/track, 1020 cylinders, total 15759360 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x920c958b
 
 Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 * 2048 411647 204800 c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdb2 411648 15759359 7673856 83 Linux
 
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
 
Calling ioctl() to re-read partition table.
 
WARNING: If you have created or modified any DOS 6.x
partitions, please see the fdisk manual page for additional
information.
Syncing disks.

     拔出SD卡，再插入计算机，此时在/dev目录下应该出现了sdb1、sdb2，使用如下命令格式化这两个分区：

mkfs.vfat -F 32 -n boot /dev/sdb1
mkfs.ext4 -L root /dev/sdb2

然后加载这两个分区

mkdir -p /mnt/boot
mount /dev/sdb1 /mnt/boot
mkdir -p /mnt/root
mount /dev/sdb2 /mnt/root 

      将pulpino/fpga/sw/sd_image目录下的BOOT.bin、uImage、devicetree.dtb三个文件复制到/mnt/boot，也就是SD的Boot分区，将rootfs.tar解压缩到/mnt/root，也就是root分区，解压指令如下：


cd /mnt/root
tar -xvf /home/leisl/pulpino/fpga/sw/sd_image/rootfs.tar
    SD卡就制作完成了。



7、安装minicom，这是一个linux下使用的串口工具，使用如下命令即可安装：

  sudo apt-get install minicom

8、将zedboard接电源，并且将J14 UART口接计算机，网口接到hub，要求有DHCP功能，家用的无线路由器都有这个功能。波动开关，加电。


9、此时在终端中使用ls /dev可以发现又一个新设备ttyACM0，这个对应的就是zedboard，打开minicom，如下：

sudo minicom -s
      然后配置串口为/dev/ttyACM0，如下：

      

      其余保持不变，返回后，点击回车，即可连上，如下：
      

     输入reset，重新启动zedboard。登录时用户名是root，没有密码。


10、设置zedboard的SSH
      在zedboard上新建一个用户，与主机的用户名相同，我这里就是leisl，

adduser leisl
        修改zedboard上的/etc/shadow，原来的一行如下：



改为如下：

leisl:1H9sF86SwXPkk:15695:5:99999:7:5:20000: 
    此时就可以正常使用ssh访问zedboard了，也可以使用scp传递文件了。



11、进入pulpino/fpga/sw/apps/spiload，输入make，得到spiload，上传到zedboard

scp spiload [email protected]:/home/leisl/

 12、编译应用程序

      首先安装cmake、libswitch-perl

sudo apt-get install cmake
sudo apt-get install libswitch-perl
       在pulpino目录下新建一个文件夹build，将pulpino/sw目录下的cmake_configure.riscv.gcc.sh复制到build文件夹下，修改如下两项：


# if you want to have compressed instructions, set this to 1
RVC=1，改为1
PULP_GIT_DIRECTORY=../   按照实际修改即可
       执行这个配置文件。接下来可以编译应用程序，在build目录下，输入make led_demo，将pulpino/build/apps/fpga/led_demo/slm_files目录下的spi_stim.txt上传到开发板，如下：


 scp spi_stim.txt [email protected]:/home/leisl
       然后在ssh或者minicom中执行./spiload ./spi_stim.txt，可以发现亮了7个红色LED灯。但是实际上这个程序要丰富的多，LED灯应该是类似于跑马灯那样点亮的，而不是一下子点亮，需要修改pulpino/sw/apps/fpga/led_demo目录下的main.c，将其中waste_time函数中的循环次数变大，改为1000000，重新到build目录下编译，然后上传，运行，可以发现跑马灯的效果。



13、编译应用程序helloworld
       首先需要修改一下helloworld，具体原因不知道，但是如果不做这个修改，不会显示helloworld，修改pulpino/sw/apps/helloworld目录下的main.c文件，如下：

#include 
void waste_time() {
  int i;
  for(i = 0; i < 1000000; i++) asm volatile("nop");
}

int main()
{
  waste_time();                 // 添加了一个waste_time函数
  printf("Hello World!!!!!\n");

  return 0;
}
然后进入build目录，输入make helloworld，将pulpino/build/apps/helloworld/slm_files目录下的spi_stim.txt上传到开发板，具体步骤参考上面的，然后再minicom中执行，


./spiload -t5 ./helloworld
有个地方需要注意，spiload要加上参数-t，表示在这几秒之内pulpino通过UART输出的信息都显示在屏幕上，就可以发现helloworld了。


 其余的试验还没有做，有兴趣的朋友可以试试，到时告诉我测试步骤、测试结果啊。