全志D1s裸机开发之体验第一个程序

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# 体验第一个程序 ## 2.1 编译烧录运行 ### 2.1.1编译 先进入源码目录，打开 Git Bash，如下图操作：  然后在 Git Bash 中执行 `make` 命令，可以生成 benos_payload.bin 文件，如下图所示：  ### 2.1.2 烧录运行 使用 2 条 USB 线，分别连接开发板的 `3.OTG烧录接口` 、 `4.调试&串口接口` ，使用串口工具打开串口，波特率设为 115200 , 8 个数据位，1 个停止位，不使用流量控制。 烧录方法如下： ① 先让开发板进入烧录模式： 方法为：先按住 `2.烧录模式按键` 不松开，然后按下、松开 `5.系统复位按键` ，最后松开 `2.烧录模式按键` 。 ② 然后在 Git Bash 开执行 `make burn` 命令 如下图所示：  烧写成功后，按下、松开 `5.系统复位按键` 即可启动程序，可以在串口看到输出信息：  ## 2.2 调试 ### 2.2.1GDB 常用命令 使用 GDB 调试时，涉及两个软件： ① 在 Git Bash 中运行的 `riscv64-unknown-elf-gdb` ：它发出各类调试命令，比如连接调试服务软件 (T-HeadDebugServer) 、单步运行、查看变量等等 ② T-HeadDebugServer ：它就是“调试服务软件”，负责接收、处理各类调试命令 常见的命令如下表所示： | **命令** | **简写形式** | **说明** | | ----------------- | ------------ | ------------------------------------------------------------ | | target | | 连接调试服务器，比如： target remote 127.0.0.1:1025 | | run | r | 运行程序 | | continue | c、cont | 继续运行 | | break | b | 设置断点，比如： b sbi_main.c:121b sbi_mainb \*0x20000 | | delete | d | 删除断点 | | disable | dis | 禁用断点 | | infobreakpoints | info b | 显示断点信息 | | next | n | 执行下一行 | | nexti | ni | 执行下一行（以汇编代码为单位） | | step | s | 一次执行一行，包括函数内部 | | setpi | si | 执行下一行 | | list | l | 显示函数或行 | | print | p | 显示表达式，比如： print aprint $pc // 打印寄存器print \*0x20000//打印内存print /x a // 16进制打印 | | x | | 显示内存内容，比如：x 0x20000x /x 0x20000 //16进制 | | inforegisters | inforr | 打印所有寄存器的值 | | set | | 设置变量，比如：set var a=1set \*(unsigned int \*)0x28000 = 0x55555555set var $pc=0x22000 | | finish | | 运行到函数结束 | | help | h | 显示帮助一览 | | backtrace | bt、where | 显示 backtrace | | symbol-file | | 加载符号表，比如symbol-file benos.elf | ### 2.2.2 benos_payload 程序组成 《RISC-V体系结构编程与实践》中的代码分为两部分： ① mysbi.elf：运行于 M 模式的底层软件，提供各种系统服务 ② benos.elf：运行于 S 模式的应用软件 benos_payload 是这两部分程序的组合： ### 2.2.2 benos_payload 程序组成 《RISC-V体系结构编程与实践》中的代码分为两部分： ① mysbi.elf：运行于 M 模式的底层软件，提供各种系统服务 ② benos.elf：运行于 S 模式的应用软件 benos_payload 是这两部分程序的组合： ``` benos_payload.elf = mysbi.elf + benos.elf benos_payload.bin = mysbi.bin + benos.bin ``` 烧写、运行 benos_payload.bin 时，会先运行 mysbi 程序， mysbi 再启动 benos 。调试 benos_payload.elf 时，我们可以先调试 mysbi ，等 benos 启动后再调试 benos。 ### 2.2.3 调试准备工作 首先，启动 CKLink 的调试功能，方法为：把下图中蓝色箭头所指的拨码开关上的薄膜撕开，把所有拨码开关拨向左边(USB接口那边)：  然后，启动调试服务软件 `T-HeadDebugServer` ，它会自动检测到芯片，如下图所示：  如果没有上图所示信息，有多种可能： ① 没有自动识别： 可以手动识别，如下图所示：  ② 板子上的程序有 Bug ，导致板子死机了：可以让板子先进入烧录模式，再按照步骤①操作 ③ 提示 1025 端口被占用：运行任务管理器，把所有 `T-HeadDebugServer` 杀掉，再重新运行 `T-HeadDebugServer` 当 `T-HeadDebugServer` 识别出芯片后，就可以调试程序了，有 2 种方式： ① 使用命令行模式调试 ② 使用 TUI 模式调试 ### 2.2.4 命令行调试示例 当 `T-HeadDebugServer` 识别出芯片后，就可以在 Git Bash 里执行 `riscv64-unknown-elf-gdbbenos_payload.elf` 来调试程序了。 示例如下： ``` weidongshan@DESKTOP-TP8DH2I MINGW64 /d/abc/riscv_programming_practice/chapter_2/benos (DongShanPI_D1) $ riscv64-unknown-elf-gdb benos_payload.elf Reading symbols from benos_payload.elf... (gdb) target remote 127.0.0.1:1025 // 连接调试服务软件 Remote debugging using 127.0.0.1:1025 0x000000000000a22a in ?? () (gdb) load // 加载benos_payload.elf Loading section .text.boot, size 0x44 lma 0x20000 section progress: 100.0%, total progress:0.38% Loading section .text, size 0x538 lma 0x20044 section progress: 100.0%, total progress:7.81% Loading section .rodata, size 0xc0 lma 0x2057c section progress: 100.0%, total progress:8.88% Loading section .data, size 0x1000 lma 0x21000 section progress: 100.0%, total progress: 31.66% Loading section .payload, size 0x3000 lma 0x22000 section progress: 100.0%, total progress: 100.00% Start address 0x0000000000020000, load size 17980 Transfer rate: 209 KB/sec, 1997 bytes/write. (gdb) x /x 0x20000 // 检查0x20000是否被正确写入， // 我们调试程序时可能因为上次的死机导致无法load // 这时可以让板子进入烧录模式，再重新连接、重新加载 0x20000 <text_begin>: 0x0300006f (gdb) b sbi_main // 设置断点为sbi_main函数 Breakpoint 1 at 0x204bc: file sbi/sbi_main.c, line 80. (gdb) c // 执行 Continuing. Breakpoint 1, sbi_main () at sbi/sbi_main.c:80 80 sbi_set_pmp(0, 0, -1UL, PMP_RWX); (gdb) n // 下一步 84 val = read_csr(mstatus); (gdb) b sbi_main.c:102 // 设置断点为sbi_main.c的102行 Breakpoint 2 at 0x20564: file sbi/sbi_main.c, line 102. (gdb) info b // 查看所有断点 Num Type Disp Enb Address What 1 breakpoint keep y 0x00000000000204bc in sbi_main at sbi/sbi_main.c:80 breakpoint already hit 1 time 2 breakpoint keep y 0x0000000000020564 in sbi_main at sbi/sbi_main.c:102 (gdb) i b // 查看所有断点，简写的命令 Num Type Disp Enb Address What 1 breakpoint keep y 0x00000000000204bc in sbi_main at sbi/sbi_main.c:80 breakpoint already hit 1 time 2 breakpoint keep y 0x0000000000020564 in sbi_main at sbi/sbi_main.c:102 (gdb) c // 继续执行 Continuing. Breakpoint 2, sbi_main () at sbi/sbi_main.c:102// 碰到断点了 // 执行完下一句代码就会跳到benos程序 102 asm volatile("mret"); (gdb) si// 单步执行并进入函数，每次执行一条汇编语句 0x0000000000022000 in payload_bin ()// 现在要执行另一个程序benos了 (gdb) symbol-file benos.elf// 读取benos.elf的符号表，否则你调试时无法知道函数、代码等信息 Load new symbol table from "benos.elf"? (y or n) [answered Y; input not from terminal] Reading symbols from benos.elf... Error in re-setting breakpoint 1: Function "sbi_main" not defined. Error in re-setting breakpoint 2: No source file named sbi_main.c. (gdb) si// 单步执行并进入函数，每次执行一条汇编语句 9 la sp, stacks_start (gdb) b kernel_main// 设置断点为kernel_main函数 Breakpoint 3 at 0x22020: file src/kernel.c, line 6. (gdb) c // 继续执行 Continuing. Breakpoint 3, kernel_main () at src/kernel.c:6 6 sys_clock_init(); (gdb) i r // 列出所有寄存器的值 ra 0x204d00x204d0 sp 0x24ff00x24ff0 gp 0x0 0x0 tp 0x0 0x0 t0 0x1000 4096 t1 0xfffffffffffff000 -4096 t2 0x109 265 fp 0xa00000900 0xa00000900 s1 0x0 0 a0 0x0 0 a1 0x1f 31 a2 0xffffffffffffffff -1 a3 0x0 0 a4 0xa00000100 42949673216 a5 0x0 0 a6 0x80 128 a7 0x1c0 448 s2 0x375bff17 928775959 s3 0xff32dec 267595244 s4 0x2eebeffb 787214331 s5 0xffffffffffdf9ffd -2121731 s6 0x355077ff 894466047 s7 0xffffffffef7eeee9 -276893975 s8 0x27034159796 s9 0xffffffffe6376ff3 -432574477 s10 0xffffffffb9d37bfc -1177322500 s11 0x78b47e70 2025094768 t3 0x1 1 t4 0xefe8 61416 t5 0x8001 32769 t6 0x0 0 pc 0x220200x22020 <kernel_main+8> (gdb) l // 列出代码 1 #include "clock.h" 2 #include "uart.h" 3 4 void kernel_main(void) 5 { 6 sys_clock_init(); 7 uart_init(); 8 9 while (1) { 10 uart_send_string("Welcome RISC-V!\r\n"); (gdb) l 11 ; 12 } 13 } (gdb) c // 继续执行 Continuing. Program received signal SIGINT, Interrupt. // 按Ctrl+C停止程序 read32 (addr=38797436) at include/io.h:23 23 } (gdb) quit// 退出调试 ``` 上述调试过程中，用到的命令都有注释，摘抄如下： ``` $ riscv64-unknown-elf-gdb benos_payload.elf// 开始调试 (gdb) target remote 127.0.0.1:1025 // 连接调试服务软件 (gdb) load // 加载benos_payload.elf (gdb) x /x 0x20000 // 检查0x20000是否被正确写入， // 我们调试程序时可能因为上次的死机导致无法load // 这时可以让板子进入烧录模式，再重新连接、重新加载 (gdb) b sbi_main // 设置断点为sbi_main函数 (gdb) c // 执行 (gdb) n // 下一步 (gdb) b sbi_main.c:102 // 设置断点为sbi_main.c的102行 (gdb) info b // 查看所有断点 (gdb) i b // 查看所有断点，简写的命令 (gdb) c // 继续执行 (gdb) si // 单步执行并进入函数，每次执行一条汇编语句 (gdb) symbol-file benos.elf// 读取benos.elf的符号表，否则你调试时无法知道函数、代码等信息 (gdb) si// 单步执行并进入函数，每次执行一条汇编语句 (gdb) b kernel_main// 设置断点为kernel_main函数 (gdb) c // 继续执行 (gdb) i r // 列出所有寄存器的值 (gdb) l // 列出代码 (gdb) l (gdb) c // 继续执行 Program received signal SIGINT, Interrupt. // 按Ctrl+C停止程序 (gdb) quit// 退出调试 ``` benos_payload.elf 是 2 个程序的组合，调试的要点在于： ① 调试第 1 个程序时，默认从 benos_payload.elf 里得到符号表 ② 执行到第 2 个程序时，需要使用 `symbol-file benos.elf` 命令读取 benos.elf 的符号表，否则你调试时无法知道函数、代码等信息。 ③ 怎么知道执行到了第 2 个程序？可以在 sbi_main.c 里如下红框代码处设置断点（比如 `b sbi_main.c:102` ），执行到断点后，再执行 `si` 命令就开始运行第 2 个程序了：  ### 2.2.5 TUI调试示例 当 `T-HeadDebugServer` 识别出芯片后，就可以在 Powershell 里执行 `riscv64-unknown-elf-gdb-tuibenos_payload.elf` 来调试程序了。 注意：在 Git Bash 中无法使用 TUI 功能，需要使用 Powershell 。 先启动 Powershell ：进入源码目录后，按住 shift 键同时点击鼠标右键，在弹出的菜单里启动 Powershell ，如下图所示：  在 Powershell 窗口，执行如下命令即可开始调试： ``` riscv64-unknown-elf-gdb-tuibenos_payload.elf ``` 执行上述命令后，可以得到如下界面（源码窗口里的汉字是乱码，暂时无法解决）：  使用 TUI 的便利在于可以方便地观看源码、反汇编码、寄存器，显示这些信息的窗口被称为 layout 。使用以下命令可以显示这些 layout ： ① layout src：显示源码窗口 ② layout asm：显示汇编窗口 ③ layout regs：在之前的窗口上再显示寄存器窗口 ④ layout split：显示源码、汇编窗口 ⑤ layout next：显示下一个 layout ⑥ layout prev：显示上一个 layout 能输入各类 GDB 命令的窗口是 `命令窗口` ，它总是显示的。 要同时显示源码和寄存器，可以执行如下 2 个命令： ``` layout src layout regs ``` 要同时显示反汇编码和寄存器，可以执行如下 2 个命令： ``` layout asm layout regs ``` 要同时显示源码和反汇编码，可以执行如下命令： ``` layout split ``` 使用 TUI 模式时，只是方便我们观看源码、反汇编码、寄存器，具体操作还是在命令窗口输入 GDB 命令，请参考《2.2.4 命令行调试示例》。 ### 2.2.6 gdb脚本 如果不想每次执行 `riscv64-unknown-elf-gdbbenos_payload.elf` 或 `riscv64-unknown-elf-gdb-tuibenos_payload.elf` 后，都手工执行以下命令来连接调试服务软件： ``` (gdb) target remote 127.0.0.1:1025 // 连接调试服务软件 ``` 可以把这些命令写入一个名为 `.gdbinit` 的文件里，注意这个文件名的第 1 个字符是 `.` ，它表示在 Linux 系统下它是一个隐藏文件。在 Windows 的文件浏览器里我们可以看见它，但是在 Git Bash 里执行 `ls` 命令看不到它，需要执行 `ls -a` 命令才能看见。 你可以在 `.gdbinit` 里放入更多命令，下面是一个例子： ``` target remote 127.0.0.1:1025 load b sbi_main.c:102 ```

lugl4313820

图文并茂，各个步骤都写得非常详细。感谢分享！

风尘流沙

图文并茂，各个步骤都写得非常详细。楼主有心了，谢谢。

damiaa

好，后面也来玩下D1S 正好画板了。

emma2015

T-HeadDebugServer ：它就是“调试服务软件”，负责接收、处理各类调试命令