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教你怎樣在主控芯片GD32V上運行RT-Thread?

FPGA之家 ? 來源:HackforFun ? 作者:HackforFun ? 2021-06-17 09:07 ? 次閱讀

去年九月份的時候 RT-Thread 的 Andy Chen 組織定做了一塊 GD32V 開發板,托 Andy 的福,我也搭車買了一塊。

這塊開發板小巧精美,供電、燒錄、調試信息打印都是通過一個 Type-C USB 接口進行,更重要的是它所搭載的主控芯片 GD32VF103 是一顆采用 RISC-V 內核設計的 MCU,這對于對 RISC-V 感興趣的同學來說,具有十足的吸引力。

GD32VF103 系列 SOC 是兆易創新與芯來科技合作,基于 RISC-V 架構設計的一款面向 IOT 領域的 MCU,主頻最高 108 MHZ,根據定位差異,片內 Flash 16~128 KB,片上 SRAM 8~32 KB。

pYYBAGDKooyAXCgvAAF-8mLWKCg026.jpg

在定制這塊板子的時候,陳老大為我們選了 Flash 和 SRAM 容量最大的那顆,所以在選擇上大家不用糾結。

更加難能可貴的是兆易開放了完整的用戶手冊,有 500 多頁。這顆芯片采用的 RISC-V 內核是芯來科技設計的,代號 Bumblebee,芯來科技也開放了一份關于 Bumblebee 的指令架構手冊,詳細描述了這顆芯片采用的 RISC-V 指令集、內核特權架構、中斷異常、Timer 以及低功耗相關的機制,總的來說,用這顆芯片來做 RISC-V 相關的研究學習,還是很合適的。

SDK

隨開發板配套了一份 RT-Thread Nano SDK,里面還包含有開發板的原理圖和簡單的使用手冊以及代碼燒寫工具 GigaDevice MCU ISP Programmer ,整套 SDK 可以在 https://realthread.cowtransfer.com/s/8350a2c039b740 下載。

由于當時為了讓大家盡快拿到開發板,所以倉促中板子上的 JTAG 口留下了一點小瑕疵——如果要連 JTAG 的話,需要做一點小修改,這個在開發板原理圖《GD32VF_EVB_V1_20190901》中有說明。

參考配套文檔《GD32VF使用說明_20190919》 即可完成 RT-Thread 代碼的編譯,然后根據該文檔描述的固件燒錄方法,按著板子的 BOOT0 按鍵,再按 RESET 按鍵使板子進入燒寫模式,然后通過GigaDevice MCU ISP Programmer 燒錄固件到板子上。

需要注意的是,板子燒錄固件是通過板子上的 UART 轉 USB 燒寫的,燒錄時串口波特率需要設置為 256000,系統啟動后,RT-Thread 也通過這個 UART 打印調試信息,打印調試信息的波特率為 115200,注意不要搞錯了。

另外,同一時刻,串口調試工具和 GigaDevice MCU ISP Programmer 燒錄軟件,只有一個能占用串口,所以在燒錄固件之前要記得關閉串口調試工具,否則有可能會無法正常進入燒錄模式。

運行 RT-Thread mainline

如果是做產品的話,使用芯片供應商提供的 SDK 是最靠譜的,如果是學習研究的話,我一向喜歡嘗試最新的代碼,所以 RT-Thread mainline 是一定要試一試的。

安裝 ENV 工具 和 risc-v toolchain

RT-Thread 支持 Windows 和 Linux 兩種編譯開發環境,這里我打算在 Windows 下編譯開發,所以需要先去 RT-Thread 官網下載一個 ENV 工具:https://www.rt-thread.org/page/download.html

工具下載下來后解壓到任何你喜歡的地方,但是記住路徑里面不要有中文字符,雙擊 env.exe 可執行程序就可以啟動進入命令行模式,還可以通過右鍵把它添加到 Windows 的開始工具欄。

關于 ENV 的詳細使用說明可以參考《Env用戶手冊》和 《RT-Thread 編程指南》,這兩份文檔在 RT-Thread 官網都可以下載:https://www.rt-thread.org/document/site/

我發現工具里面默認只帶了 arm_gcc 的 toolchain,這里要編譯 RISC-V,所以還需要下載 RISC-V 的 toolchain,RISC-V 官方的 toolchain 在 Github 上,地址如下:https://github.com/xpack-dev-tools/riscv-none-embed-gcc-xpack/releases :

poYBAGDKooWAPt3nAACORnvKy_w750.jpg

選擇對應的版本,下載后解壓到 ENV 工具的 /tools/gnu_gcc/risc-v/目錄下。

poYBAGDKonyADI0UAADBGgGOpQ0671.jpg

為了能在 ENV 命令行里面認到 riscv-none-embed-gcc 相關的命令,還需要做如下修改:

poYBAGDKonSALHKoAAHfkQAOY8M544.jpg

即在 env 的 tools/ConEmu/ConEmu/CmdInit.cmd 文件里重新設置 RTT_EXEC_PATH 環境變量,把原來的 arm_gcc 路徑替換成剛才下載的 risc-v toolchain 的安裝路徑。

我查閱了前面提到的兩份RT-Thread 文檔和官網論壇上關于 ENV 的常見問題問答貼,沒找到關于在 ENV 里面添加 命令的修改說明,所以上面這個修改方法是我嘗試出來的,不一定科學,如果有人知道更科學的修改方法,請告訴我。

當然,前面的 SDK 包里也提供了 env 和 risc-v toolchain,但是在這里我想用最新的工具和代碼從頭開始嘗試下整個過程。

修改 RT-Thread mainline 代碼

RT-Thread 的官方代碼托管在 Github 上,可以通過 git 下載:

git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git

其實 RT-Thread mainline 已經支持了 GD32VF103 ,不過對應的開發板是 GigaDevice 官方的 gd32vf103-eval。

這塊開發板和我手上的開發板有個很重要的區別——這塊開發板上面有貼一顆外部高速晶振,而我手上的板子沒有貼,芯片是依靠內部的 8M RC 振蕩時鐘工作的,內部振蕩時鐘的精度要低一些,但是對于不使用以太網的場合,基本是夠用的。

所以在系統時鐘配置部分需要做如下修改:

pYYBAGDKom2AcqzkAAFvKIPonbQ775.jpg

即把 __SYSTEM_CLOCK_108M_PLL_IRC8M 這個宏打開, __SYSTEM_CLOCK_108M_PLL_HXTAL 這個宏屏蔽。

我們板子上有帶 三個 LED、所以流水燈這種經典項目必須加上:

在 bsp/gd32vf103v-eval/applications/main.c 文件的 main 函數中加入如下內容:

rt_kprintf(“Hello GD32VF103VBT6! build %s %s

”, __DATE__, __TIME__);

// gpio clk rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOE); // gpio init gpio_init(GPIOE, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_3); gpio_init(GPIOE, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_4); gpio_init(GPIOE, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_5);

while (1) { gpio_bit_reset(GPIOE, GPIO_PIN_3);rt_thread_mdelay(300);

gpio_bit_reset(GPIOE, GPIO_PIN_4);rt_thread_mdelay(300);

gpio_bit_reset(GPIOE, GPIO_PIN_5);rt_thread_mdelay(300);

gpio_bit_set(GPIOE, GPIO_PIN_3);rt_thread_mdelay(30);

gpio_bit_set(GPIOE, GPIO_PIN_4);rt_thread_mdelay(30);

gpio_bit_set(GPIOE, GPIO_PIN_5);rt_thread_mdelay(30); }

修改后的代碼我推送到了Gitee 上,如果有同學感興趣,可以直接 clone 下來 have a try:

git clone https://gitee.com/andyshrk/rt-thread.git

編譯

打開 ENV 工具,進入 RT-Thread 源碼的 /bsp/gd32vf103v-eva/ 目錄下運行 scons 命令進行編譯:

poYBAGDKomWAGcmuAAB28IT8zHg504.jpg

編譯成功會生成 rtthread.bin 文件,參考提到的文檔使用 GigaDevice MCU ISP Programmer 燒寫到開發板上。

系統成功啟動后在串口中會看到如下打印,并且板子上的 3 個 LED 燈會輪流閃爍:

poYBAGDKol-ADfT0AAKfXuypns8145.jpg

這個 warning 似乎是因為某個堆棧設置的太小了,等我后面具體看下代碼再處理掉。

責任編輯:lq6

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原文標題:在 RISC-V 芯片 GD32V 上運行 RT-Thread

文章出處:【微信號:zhuyandz,微信公眾號:FPGA之家】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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