【RISC-V设计-14】- RISC-V处理器设计K0A之打印输出
【RISC-V设计-14】- RISC-V处理器设计K0A之打印输出
文章目录
- 【RISC-V设计-14】- RISC-V处理器设计K0A之打印输出
- 1.简介
- 2.验证用例
- 3.软件代码
- 4.链接脚本
- 5.编译脚本
- 6.仿真结果
- 6.1 复位结束
- 6.2 运行成功
- 6.3 终端打印
- 7.总结
1.简介
本文将详细阐述如何利用 printf
来打印字符串,在此过程中使用了一个开源的库 xprintf
。xprintf
是一个紧凑的字符串 I/O 库,它非常适用于程序存储器不足以用于常规 printf 函数的微型微控制器。通过调用 xprintf
函数成功输出了“Hello RISC-V World!”,同时还对该库的使用方法以及如何进行编译等内容加以介绍。xprintf
库的地址为:http://elm-chan.org/fsw/strf/xprintf.html,下载后使将使用xprintf.c
和xprintf.h
两个文件。
2.验证用例
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
// Copyright 2024 Kearn Chen, kearn.chen@aliyun.com
//
// Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
// you may not use this file except in compliance with the License.
// You may obtain a copy of the License at
//
// http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
//
// Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
// distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
// WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
// See the License for the specific language governing permissions and
// limitations under the License.
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
// Description :
// 1. Run Hello World!
// -------------------------------------------------------------------------------------------------task initcase;load_instr("hello_world_test/hello_world_test.bin");endtasktask testcase;#2_000_000;endtask
在验证用例中,任务initcase
加载Bin文件到仿真模型中,任务testcase
延迟2毫秒,等待CPU执行完软件指令。
3.软件代码
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
// Copyright 2024 Kearn Chen, kearn.chen@aliyun.com
//
// Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
// you may not use this file except in compliance with the License.
// You may obtain a copy of the License at
//
// http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
//
// Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
// distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
// WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
// See the License for the specific language governing permissions and
// limitations under the License.
// -------------------------------------------------------------------------------------------------#include "xprintf.h"void xfunc_output_callback(int c)
{*((volatile unsigned int *)0xc0000) = c;
}void simulation_finish(void)
{*((volatile unsigned int *)0xc0004) = 0x12345678;
}int main(void)
{xfunc_output = xfunc_output_callback;xprintf("Hello RISC-V World!\n");simulation_finish();while(1);
}
上述代码中,首先是初始化打印输出的回调函数,在回调函数中,将要输出的字符写入地址0xc0000寄存器中,这个寄存器在之前的文章【RISC-V设计-12】- RISC-V处理器设计K0A之验证环境中第4部分有描述,写入此寄存器的数据会存入到一个队列里面,在遇到输出字符为\n
时,将整个队列内的输出到终端。在输出完字符后,调用simulation_finish
函数,仿真运行结束。在xprintf
库中,有一些宏定义,如下所示,根据需要可以打开和关闭。
#define XF_USE_OUTPUT 1 /* 1: Enable output functions */
#define XF_CRLF 0 /* 1: Convert \n ==> \r\n in the output char */
#define XF_USE_DUMP 0 /* 1: Enable put_dump function */
#define XF_USE_LLI 0 /* 1: Enable long long integer in size prefix ll */
#define XF_USE_FP 0 /* 1: Enable support for floating point in type e and f */
#define XF_DPC '.' /* Decimal separator for floating point */
#define XF_USE_INPUT 0 /* 1: Enable input functions */
#define XF_INPUT_ECHO 0 /* 1: Echo back input chars in xgets function */
4.链接脚本
ENTRY( _start )__stack_size = 2048;PROVIDE( _stack_size = __stack_size );MEMORY
{ROM (rx) : ORIGIN = 0x00000, LENGTH = 512KRAM (xrw) : ORIGIN = 0x80000, LENGTH = 256K
}SECTIONS
{.init :{_sinit = .;. = ALIGN(4);KEEP(*(SORT_NONE(.init))). = ALIGN(4);_einit = .;} >ROM.text :{. = ALIGN(4);*(.text)*(.text.*)*(.rodata)*(.rodata*)*(.gnu.linkonce.t.*). = ALIGN(4);} >ROM.fini :{KEEP(*(SORT_NONE(.fini))). = ALIGN(4);} >ROMPROVIDE( _etext = . );PROVIDE( _eitcm = . ); .preinit_array :{PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_start = .);KEEP (*(.preinit_array))PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_end = .);} >ROM.init_array :{PROVIDE_HIDDEN (__init_array_start = .);KEEP (*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.init_array.*) SORT_BY_INIT_PRIORITY(.ctors.*)))KEEP (*(.init_array EXCLUDE_FILE (*crtbegin.o *crtbegin?.o *crtend.o *crtend?.o ) .ctors))PROVIDE_HIDDEN (__init_array_end = .);} >ROM.fini_array :{PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);KEEP (*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.fini_array.*) SORT_BY_INIT_PRIORITY(.dtors.*)))KEEP (*(.fini_array EXCLUDE_FILE (*crtbegin.o *crtbegin?.o *crtend.o *crtend?.o ) .dtors))PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);} >ROM.ctors :{KEEP (*crtbegin.o(.ctors))KEEP (*crtbegin?.o(.ctors))KEEP (*(EXCLUDE_FILE (*crtend.o *crtend?.o ) .ctors))KEEP (*(SORT(.ctors.*)))KEEP (*(.ctors))} >ROM.dtors :{KEEP (*crtbegin.o(.dtors))KEEP (*crtbegin?.o(.dtors))KEEP (*(EXCLUDE_FILE (*crtend.o *crtend?.o ) .dtors))KEEP (*(SORT(.dtors.*)))KEEP (*(.dtors))} >ROM.dalign :{. = ALIGN(4);PROVIDE(_data_vma = .);} >RAM AT>ROM .dlalign :{. = ALIGN(4); PROVIDE(_data_lma = .);} >ROM.data :{. = ALIGN(4);*(.gnu.linkonce.r.*)*(.data .data.*)*(.gnu.linkonce.d.*). = ALIGN(8);PROVIDE( __global_pointer$ = . + 0x800 );*(.sdata .sdata.*)*(.sdata2*)*(.gnu.linkonce.s.*). = ALIGN(8);*(.srodata.cst16)*(.srodata.cst8)*(.srodata.cst4)*(.srodata.cst2)*(.srodata .srodata.*). = ALIGN(4);PROVIDE( _edata = .);} >RAM AT>ROM.bss :{. = ALIGN(4);PROVIDE( _sbss = .);*(.sbss*)*(.gnu.linkonce.sb.*)*(.bss*)*(.gnu.linkonce.b.*) *(COMMON*). = ALIGN(4);PROVIDE( _ebss = .);} >RAM AT>ROMPROVIDE( _end = _ebss);PROVIDE( end = . );.stack ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM) - __stack_size :{PROVIDE( _heap_end = . );. = ALIGN(4);PROVIDE(_susrstack = . );. = . + __stack_size;PROVIDE( _eusrstack = .);} >RAM
}
5.编译脚本
# -------------------------------------------------------------------------------------------------
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#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
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#
# http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
# -------------------------------------------------------------------------------------------------PREFIX := riscv-none-embed-LINKER := ../common/link.ldOBJECT += ../common/startup.o
OBJECT += ../common/xprintf.o
OBJECT += main.oCFLAGS := -march=rv32e -mabi=ilp32e -I../commonLFLAGS := -march=rv32e -mabi=ilp32e -T$(LINKER) -nostartfilesTARGET := $(notdir $(shell pwd))all : $(TARGET).asm $(TARGET).bin%.bin : %.elf$(PREFIX)objcopy -Obinary $< $@%.asm : %.elf$(PREFIX)objdump -D $< > $@%.elf : $(OBJECT)$(PREFIX)gcc $(LFLAGS) -o $@ $^$(PREFIX)size $@%.o : %.S$(PREFIX)gcc $(CFLAGS) -c -o $@ $<%.o : %.c$(PREFIX)gcc $(CFLAGS) -c -o $@ $<clean :@rm -rf *.o *.elf *.asm *.bin ../common/*.o.PHONY: clean all.SECONDARY:
上述脚本中所使用的startup.o文件为startup.S文件所编译产生,这个文件在之前的文章【RISC-V设计-09】- RISC-V处理器设计K0A之CIC中第5部分已有介绍,这个文件为RISCV-K0A
的启动文件,同时还具有中断处理的功能。编译结果如下
riscv-none-embed-gcc -march=rv32e -mabi=ilp32e -I../common -c -o ../common/startup.o ../common/startup.S
riscv-none-embed-gcc -march=rv32e -mabi=ilp32e -I../common -c -o ../common/xprintf.o ../common/xprintf.c
riscv-none-embed-gcc -march=rv32e -mabi=ilp32e -I../common -c -o main.o main.c
riscv-none-embed-gcc -march=rv32e -mabi=ilp32e -T../common/link.ld -nostartfiles -o hello_world_test.elf ../common/startup.o ../common/xprintf.o main.o
riscv-none-embed-size hello_world_test.elftext data bss dec hex filename3164 0 2056 5220 1464 hello_world_test.elf
riscv-none-embed-objdump -D hello_world_test.elf > hello_world_test.asm
riscv-none-embed-objcopy -Obinary hello_world_test.elf hello_world_test.bin
6.仿真结果
6.1 复位结束
6.2 运行成功
6.3 终端打印
*Verdi* FSDB WARNING: The FSDB file already exists. Overwriting the FSDB file may crash the programs that are using this file.
*Verdi* : Create FSDB file 'novas.fsdb'
*Verdi* : Begin traversing the scopes, layer (0).
*Verdi* : End of traversing.
[MCU_INFO] : Hello RISC-V World!
$finish called from file "../env/slave_model.v", line 136.
$finish at simulation time 43210
7.总结
本文介绍了如何在RISCV-K0A
上使用xprintf
库文件,并通过xprintf
输出了"Hello RISC-V World!"到终端显示。
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