rvemu 学习笔记-搭建开发环境

Sun, 21 May 2023 18:09:04 +0800

视频

搭建环境

计划使用docker 跑 ubuntu 20.04 系统，并将外部工程目录 D:\workspace\rvemu_env 挂载到容器内，方便共享文件。

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PS C:\Users\hacper> docker run -itd -v D:\workspace\rvemu_env:/rvemu_env  --name rvemu ubuntu:20.04
79a6aa79f8523800b37f878e29a23b6b168808d4588b639a9d24e89743e7c3c3
PS C:\Users\hacper> docker attach 79a6aa79f8523
root@79a6aa79f852:/# ls
bin   dev  home  lib32  libx32  mnt  proc  run        sbin  sys  usr
boot  etc  lib   lib64  media   opt  root  rvemu_env  srv   tmp  var

安装开发需要的软件包：clang make gcc

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root@79a6aa79f852:/# apt update && apt install clang make vim  gcc -y     

root@79a6aa79f852:/# clang -v
clang version 10.0.0-4ubuntu1
Target: x86_64-pc-linux-gnu
Thread model: posix
InstalledDir: /usr/bin
Found candidate GCC installation: /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9
Found candidate GCC installation: /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9
Selected GCC installation: /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9
Candidate multilib: .;@m64
Selected multilib: .;@m64
root@79a6aa79f852:/# make -v
GNU Make 4.2.1
Built for x86_64-pc-linux-gnu
Copyright (C) 1988-2016 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later 
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

root@79a6aa79f852:/rvemu_env/rvemu# gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/lto-wrapper
OFFLOAD_TARGET_NAMES=nvptx-none:hsa
OFFLOAD_TARGET_DEFAULT=1
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-9/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,go,brig,d,fortran,objc,obj-c++,gm2 --prefix=/usr --with-gcc-major-version-only --program-suffix=-9 --program-prefix=x86_64-linux-gnu- --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-plugin --enable-default-pie --with-system-zlib --with-target-system-zlib=auto --enable-objc-gc=auto --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-offload-targets=nvptx-none=/build/gcc-9-Av3uEd/gcc-9-9.4.0/debian/tmp-nvptx/usr,hsa --without-cuda-driver --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1) 

再安装 RV64 Newlib 版本的工具链: riscv64-elf-ubuntu-20.04-nightly-2023.05.19-nightly.tar.gz。下载到共享目录和解压，并添加路径到环境变量。

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root@79a6aa79f852:~# cp riscv64-elf-ubuntu-20.04-nightly-2023.05.19-nightly.tar.gz ~
root@79a6aa79f852:~# tar -xvf riscv64-elf-ubuntu-20.04-nightly-2023.05.19-nightly.tar.gz
root@79a6aa79f852:~# echo "export PATH=$PATH:/root/riscv/bin" > rvemu_env.sh
root@79a6aa79f852:~# source rvemu_env.sh

root@79a6aa79f852:~# riscv64-unknown-elf-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=riscv64-unknown-elf-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/root/riscv/bin/../libexec/gcc/riscv64-unknown-elf/12.2.0/lto-wrapper
Target: riscv64-unknown-elf
Configured with: /home/runner/work/riscv-gnu-toolchain/riscv-gnu-toolchain/gcc/configure --target=riscv64-unknown-elf --prefix=/opt/riscv --disable-shared --disable-threads --enable-languages=c,c++ --with-pkgversion=g2ee5e430018 --with-system-zlib --enable-tls --with-newlib --with-sysroot=/opt/riscv/riscv64-unknown-elf --with-native-system-header-dir=/include --disable-libmudflap --disable-libssp --disable-libquadmath --disable-libgomp --disable-nls --disable-tm-clone-registry --src=.././gcc --disable-multilib --with-abi=lp64d --with-arch=rv64gc --with-tune=rocket --with-isa-spec=20191213 'CFLAGS_FOR_TARGET=-Os    -mcmodel=medlow' 'CXXFLAGS_FOR_TARGET=-Os    -mcmodel=medlow'
Thread model: single
Supported LTO compression algorithms: zlib
gcc version 12.2.0 (g2ee5e430018)

不安装 gcc 使用 riscv64-unknown-elf-gcc 编译代码会出现找不到 libmpc.so.3 的错误，所以在上一步把 gcc 也安装上。

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root@79a6aa79f852:/rvemu_env/rvemu# riscv64-unknown-elf-gcc test.c -o test
/root/riscv/bin/../libexec/gcc/riscv64-unknown-elf/12.2.0/cc1: error while loading shared libraries: libmpc.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory

vscode 连接到 docker 容器

vscode 可以直接连接到 docker 容器，不需要再配置网络、sshd 这些，也挺方便。在远程连接界面选择 Attach to Running Contaner 即可。编译跑一下已有的完整代码，验证环境是正常的。

makefile 基础知识

借助第一课的基础 makefile 文件，对 makefile 的基础知识做一个整理。

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CFLAGS=-O3 -Wall -Werror -Wimplicit-fallthrough
SRCS=$(wildcard src/*.c)
HDRS=$(wildcard src/*.h)
OBJS=$(patsubst src/%.c, obj/%.o, $(SRCS))
CC=clang

rvemu: $(OBJS)
	$(CC) $(CFLAGS) -lm -o $@ $^ $(LDFLAGS)

$(OBJS): obj/%.o: src/%.c $(HDRS)
	@mkdir -p $$(dirname $@)
	$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

clean:
	rm -rf rvemu obj/

.PHONY: clean

makefile 的编写规则

makefile 文件记录了一个工程怎样构建编译得到目标产物的规则，makefile 的规则主要由目标、依赖和命令三部分组成。简单地理解 makefile 规则：想要生成的目标文件依赖于一个或者多个文件，目标的生成规则定义在命令中，一旦依赖文件有更新，就会执行命令构建目标文件。

makefile 通过文件的时间戳来判断是否文件有更新。

makefile文件规则：

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目标：依赖
命令

目标：可以是可执行文件、中间文件、或者标签（伪目标）。

依赖：可以是源文件、其他目标。

命令：任何 shell 命令

如：

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rvemu: $(OBJS)
	$(CC) $(CFLAGS) -lm -o $@ $^ $(LDFLAGS)

伪目标不会生成目标文件，只执行命令，用于执行某项特定的任务。

如：

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clean:
	rm -rf rvemu obj/

.PHONY: clean

makefile 变量

makefile 里面可以定义和使用变量，可分为预定义变量、自定义变量和自动变量三部分。

常见的预定义变量

AR	归档维护程序的程序名，默认值为ar
ARFLAGS	归档维护程序的选项
AS	汇编程序的名称，默认值为as
ASFLAGS	汇编程序的选项
CC	C编译器的名称，默认值为cc
CFLAGS	C编译器的选项
CPP	C预编译器的名称，默认值为$(CC) -E
CPPFLAGS	C预编译的选项
CXX	C++编译器的名称，默认值为g++
CXXFLAGS	C++编译器的选项

环境变量也可以引用，也看作是预定义变量。

如：

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CFLAGS=-O3 -Wall -Werror -Wimplicit-fallthrough
CC=clang

自定义变量和使用

变量名可以数字开头，区分大小写，定义方法:

变量名=变量值

如：

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SRCS=$(wildcard src/*.c)
HDRS=$(wildcard src/*.h)
OBJS=$(patsubst src/%.c, obj/%.o, $(SRCS))

使用变量的值：

$(变量名)或${变量名}

如：

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rvemu: $(OBJS)
	$(CC) $(CFLAGS) -lm -o $@ $^ $(LDFLAGS)

自动变量

$@	目标名
$<	依赖文件列表中的第一个文件
$^	依赖文件列表中除去重复文件的部分
$*	不包含扩展名的目标文件名称
$+	所有的依赖文件，以空格分开，并以出现的先后为序，可能包含重复的依赖文件
$?	所有时间戳比目标文件晚的依赖文件，并以空格分开
$%	如果目标是归档成员，则该变量表示目标的归档成员名称

如：

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rvemu: $(OBJS)
	$(CC) $(CFLAGS) -lm -o $@ $^ $(LDFLAGS)

$(OBJS): obj/%.o: src/%.c $(HDRS)
	@mkdir -p $$(dirname $@)
	$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

通配符

在规则中可以使用通配符：

*	匹配任意长度的任意字符序列。例如，`*.c` 匹配所有以 `.c` 结尾的文件。
?	匹配任意单个字符。例如，`file?.txt` 可以匹配 `file1.txt`, `file2.txt`,等。
[]	匹配方括号内的任意一个字符。例如，`file[123].txt` 可以匹配 `file1.txt`, `file2.txt`, `file3.txt`。

如：

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SRCS=$(wildcard src/*.c)
clean:
    rm -f *.o

在 Makefile 中，% 通配符用于模式规则（pattern rules）中，表示匹配任意字符序列。

如：

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OBJS=$(patsubst src/%.c, obj/%.o, $(SRCS))

函数

Makefile 中有很多内建函数。以下是一些常见的内建函数及其功能：

$(subst from, to, text)：在 text 中替换 from 为 to。 STR := replaceAwithB RESULT := $(subst A, B, $(STR))

RESULT 的值将是 “replBceAwithB”
$(patsubst pattern, replacement, text)：对 text 进行模式替换，将符合 pattern 的字符串替换为 replacement。 SOURCES := file1.c file2.c file3.c OBJECTS := $(patsubst %.c,%.o,$(SOURCES))

OBJECTS 的值将是 “file1.o file2.o file3.o”
$(strip string)：删除 string 首尾的空白字符（空格和制表符）。 STR = This is a string RESULT := $(strip $(STR)) RESULT 的值将是 “This is a string”
$(findstring find, in)：在字符串 in 中查找子串 find，如果找到，返回 find，否则返回空字符串。 IFDEF_TEST := $(findstring TEST, $(DEFINES)) $(filter pattern, text)：从 text 中选择符合 pattern 的字符串。支持 ? 和 % 通配符。 FILES := a.c b.h c.cpp d.hpp C_FILES :=\$(filter %.c %.cpp, $(FILES)) C_FILES 的值将是 “a.c c.cpp”
$(filter-out pattern, text)：从 text 中排除符合 pattern 的字符串。支持 ? 和 % 通配符。 FILES := a.c b.h c.cpp d.hpp NOT_C_FILES := $(filter-out %.c %.cpp, $(FILES))

NOT_C_FILES 的值将是 “b.h d.hpp”
$(sort list)：对 list 中的单词进行排序并删除重复项。 WORDS := Z A A C B Y UNIQUE_SORTED :=\ $(sort $(WORDS)) UNIQUE_SORTED 的值将是 “A B C Y Z”
$(dir names)：返回 names 中各文件的目录部分，包括最后的斜杠。 FILES := src/a.c include/b.h DIRS := $(dir $(FILES)) DIRS 的值将是 “src/ include/”
$(wildcard pattern)：返回符合 pattern 的文件列表。 C_FILES := $(wildcard *.c)

这只是 Makefile 中内建函数的一部分。更多函数和详细使用方法，可以查阅 GNU Make 的官方文档： https://www.gnu.org/software/make/manual/make.html

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