rt-thread-official/libcpu/risc-v
Shell 65c9947225
[libcpu] rv64: support for ARCH_REMAP_KERNEL (#9067)
* [libcpu] support for ARCH_REMAP_KERNEL

These changes introduce support for the ARCH_REMAP_KERNEL configuration,
which isolates kernel space in high virtual address regions. This feature
is necessary to enhance memory protection and management by segregating
user and kernel spaces more effectively.

Changes:
- Updated conditional macros to check for ARCH_REMAP_KERNEL instead of
  ARCH_KERNEL_IN_HIGH_VA in board initialization files to reflect the new
  configuration option.
- Modified qemu-virt64-riscv Kconfig and SConstruct files to include and
  utilize ARCH_REMAP_KERNEL.
- Created a new linker script `link_smart.lds` for smart linking in qemu-virt64-riscv.
- Updated rtconfig.py to use a more flexible execution path setup.
- Enhanced user address space definitions in `lwp_arch.h` to support the
  new virtual address mappings.
- Adjusted kernel memory initialization and mapping logic in `c906/mmu.c`
  and `virt64/mmu.c` to account for high virtual address regions.
- Added Kconfig option to enable ARCH_REMAP_KERNEL for RISCV64 architectures.
- Enhanced memory setup functions to support new mapping scheme, including
  updates to early page table setup and address relocation logic.

These modifications ensure that the system can utilize high memory
addresses for the kernel, improving memory isolation and system stability.

Signed-off-by: Shell <smokewood@qq.com>

* fixup: CI run failed

* bsp: default config without using smart

* fixup: static checks

* restore rt_hw_mmu_kernel_map_init for D1

---------

Signed-off-by: Shell <smokewood@qq.com>
2024-06-18 11:15:59 +08:00
..
common Fix compiling eror in hpmicro bsp (#8889) 2024-04-30 20:11:47 +08:00
rv64 [ipc] support of lockless rt_completion (#8887) 2024-05-08 09:25:57 +08:00
t-head/c906 [libcpu] rv64: support for ARCH_REMAP_KERNEL (#9067) 2024-06-18 11:15:59 +08:00
virt64 [libcpu] rv64: support for ARCH_REMAP_KERNEL (#9067) 2024-06-18 11:15:59 +08:00
SConscript add bl60x/bl70x/bl61x/bl808 (#7063) 2023-03-19 14:41:18 +08:00
readme.md [libcpu/risc-v]更新移植readme 2023-03-07 22:04:26 -05:00

readme.md

RV32移植指南

1.概述

为了简化32位RISC-V架构内核移植RT-Thread的流程RT-Thread提供一分通用代码于common文件夹

文件名 文件内容
context_gcc.S 开关全局中断,线程上下文切换等
cpuport.c 线程栈初始化,软件中断触发等
cpuport.h 数据加载写入指令
interrupt_gcc.S 线程间上下文切换
riscv-ops.h 控制状态寄存器读写
rt_hw_stack_frame.h 线程栈格式
trap_common.c 中断注册,中断查询分发

2.移植接口

1软件中断触发函数通常向量管理中断方式需实现该函数非向量中断管理方式一般不需要

void rt_trigger_software_interrupt(void)

2保存上文后执行函数该函数向量中断与非向量中断均需实现

void rt_hw_do_after_save_above(void)

该函数需要实现的工作如下:

步骤1将函数返回地址(ra)保存栈中

步骤2加载中断处理函数的入口参数

步骤3调用中断处理函数新移植的BSP推荐使用RT-Thread common_trap.c文件中提供的统一中断处理函数:rt_rv32_system_irq_handler

步骤4从栈中加载返回地址(ra)返回至SW_handler函数

3.准备工作

  • 准备一个基础的裸机工程,需具备以下条件:

    • 明确中断管理方式(向量中断/非向量中断)

    • 实现系统节拍定时器中断

    • 实现一个串口中断

4.移植步骤

  • 步骤一:配置中断管理入口,相关中断入口函数位于common/interrupt_gcc.S,入口函数为SW_handler

    • 根据使用的中断管理方式,执行下述操作

      • 向量中断管理方式

        通常会使用一个软件中断该中断的优先级被配置为最低作为在中断中触发上下文切换的入口函数。SW_handler在此仅作为触发软件中断时的入口参数其他类型中断触发时跳转至各自的中断入口函数。

        移植方法:修改原有的中断向量表中软件中断所在位置,将原有软件中断函数名修改为SW_handler

        示例ch32系列

        _vector_base:
            .option norvc;
            .word   _start
             ...
            .word   SW_handler    /* 将这里原来放置的软件中断函数名修改为SW_handler */
        
      • 非向量中断

        当有中断触发时会进入一个统一的中断入口函数进行中断查询分发。SW_handler在此处不仅作为作为在中断中触发上下文切换的入口函数同时承担中断查询分发与执行。

        移植方法:将SW_handler的地址加载到保存统一中断入口地址的寄存器通常为mtevc具体名称需要根据具体的内核指定

        示例(hpm6750系列):

            la t0, SW_handler
            csrw mtvec, t0
        
  • 步骤二:修改链接脚本,在中断栈顶名称后添加示例代码

    • 将下述代码放置于链接脚本中中断栈顶名称之后

      PROVIDE( __rt_rvstack = . );
      
    • 示例core-v-mcu链接脚本

        .stack : ALIGN(16)
        {
          stack_start = .;
          __stack_bottom = .;
          . += __stack_size;
          __stack_top = .;
          PROVIDE( __rt_rvstack = . );//移植时添加 
          stack = .;
        } > L2
      

__stack_top为core-v-mcu工程的中断栈顶名 不同工程此处的名称可能不一致 按上述方法将给出的代码放到具体工程链接脚本中断栈顶名称之后即可。

  • 步骤三:实现在中断上下文切换的函数接口

    RISC-V架构的内核通常采用非向量中断的管理方式为了进一步降低难度针对非向量模式的中断管理方式common文件夹中的trap_common.c为用户提供了一套统一的中断查询分发、中断入口函数注册以及中断初始化函数在rthw.h中声明对于移植一个新的RV32内核若采用非向量中断管理的方式推荐使用方式一若采用向量中断管理方式或针对中断的处理有专门的优化时推荐使用方式二,期望采用原有裸机工程的统一的中断查询与处理函数也可使用方式二。以下是两种实现方式的示例:

    方式一:面向非向量中断管理方式(例:core-v-mcu)

    在RT-Thread的BSP框架中的board文件夹创建一个统一名称的汇编文件trap_gcc.S,将该文件添加到编译环境即可,该函数的实现如下(用户直接使用,无需修改):

      #include "cpuport.h"
    
      	.globl rt_hw_do_after_save_above
      	.type rt_hw_do_after_save_above,@function
      rt_hw_do_after_save_above:
      	addi  sp, sp,  -4
          STORE ra,  0 * REGBYTES(sp)
    
          csrr  a0, mcause
          csrr  a1, mepc
          mv    a2, sp
          call  rt_rv32_system_irq_handler
    
          LOAD  ra,  0 * REGBYTES(sp)
          addi  sp, sp,  4
          ret
    

    随后用户仅需调用rt_hw_interrupt_init进行初始化再将中断入口函数通过rt_hw_interrupt_install函数注册即可注册的中断入口函数为裸机原有的中断入口函数示例代码如下(相关设备的中断入口函数注册之前不可使用该设备):

          rt_hw_interrupt_init();//中断入口函数初始化 
          rt_hw_interrupt_install(0x7, timer_irq_handler, RT_NULL, "timerirq");//注册系统定时器中断入口函数
          rt_hw_interrupt_install(0xb, fc_soc_event_handler1, RT_NULL, "eventirq");//注册外部中断入口函数
    

    方式二:面向向量中断管理方式(例:CH32)与针对中断管理有专门优化的内核(例:GD32)

    • 向量中断(可参考ch32)

      在RT-Thread的BSP框架中的board文件夹创建需要的文件实现下述的两个函数

      • 在void rt_trigger_software_interrupt(void) 中实现触发软件中断的操作

      • 在void rt_hw_do_after_save_above(void) 中实现触发软件中断之后的工作,通常是清除软件中断置位标志位或类似操作

    • 非向量中断(期望采用原有裸机工程的统一的中断查询与处理函数)

    在RT-Thread的BSP框架中的board文件夹创建一个统一名称的汇编文件trap_gcc.S,将该文件添加到编译环境即可,此步骤与方式一提供的方法相似,仅在调用中断处理函数以及传递的参数不同,需要根据具体的移植工程实现,方式二下该函数的实现如下:

    示例代码:

      #include "cpuport.h"
    
      	.globl rt_hw_do_after_save_above
      	.type rt_hw_do_after_save_above,@function
      rt_hw_do_after_save_above:
      	addi  sp, sp,  -4 // 移动栈指针 
          STORE ra,  0 * REGBYTES(sp) // 将返回地址寄存器值保存至栈中
    
          csrr  a0, mscratch// 加载函数入口参数
          call  trap_entry// 调用中断处理函数
    
          LOAD  ra,  0 * REGBYTES(sp) // 从栈中恢复返回地址寄存器值
          addi  sp, sp,  4// 移动栈指针 
          ret	// 返回SW_handler
    

    trap_entry为用户实现的中断源查询分发的函数在移植时仅需要将该函数名修改为用户的中断查询分发函数即可。

5.验证

  • 创建一个静态线程在线程中调用RT-Thread提供的与系统时基相关函数接口例如rt_thread_mdelay调试观察系统是否可以正常运行
  • 移植RT-Thread的shell进一步验证系统是否移植成功