RV-LINK：用RISC-V開發板做RISC-V仿真器

RV-LINK：用RISC-V開發板做RISC-V仿真器

RV-LINK v0.1 已經發布：https://gitee.com/zoomdy/RV-LINK/releases

用基於RISC-V的MCU開發板來實現RISC-V的仿真器，取名RV-LINK。（2019-09-27）用 GD32VF103C-START 和 Longan Nano 實現了調試功能，可以調試 GD32VF103。

https://blog.csdn.net/zoomdy/article/details/100057361
zoomdy at 163 dot com

項目主頁

https://gitee.com/zoomdy/RV-LINK

特性

• 使用市面上現有的 RISC-V 開發板實現 RV-LINK 仿真器，作爲 RV-LINK 的開發板要能夠支持 USB Device。
  • Longan Nano 開發板，淘寶有售
  • GD32VF103C-START 開發板，淘寶有售
• RV-LINK 通過 USB 導出虛擬串口，串口實現 GDB Remote Serial Protocol 協議，使 RV-LINK 作爲 GDB Server 直接與 GDB 連接；
• 目標端支持 JTAG 接口。
• 目標端支持兼容 RISC-V Debug spec 的 RISC-V 處理器。
• 不需要 OpenOCD 之類的軟件，RV-LINK 直接與GDB對接，這是RV-LINK的顯著特徵，沒有爲什麼，就是想完全用 RISC-V 來實現一個完整的仿真器。
• 支持任務感知（task-aware、OS-aware），陸續添加主流RTOS的任務感知。

設計

• host，主機接口：USB，實現虛擬串口。
• link，仿真器本身，使用任意一款支持USB Device 的 RISC-V開發板，已經在 GD32VF103C-START 和 Longan Nano 這兩款板子上實現基本功能。
• target，目標處理器，兼容 RISC-V Debug spec 的 RISC-V 處理器，已經支持的 RISC-V：
  • GD32VF103V。
• jtag，JTAG 接口：標準 JTAG 接口實現，使用 I/O 模擬，或其它專用外設實現（例如SPI？）
• 系統組件
  • 使用 Protothreads。
  • link 組件，與仿真器硬件密切相關，包括 USB Device 驅動，JTAG 接口驅動。link 組件要提供抽象接口，允許支持多種 link 硬件。源代碼中包含多個 link 的支持，編譯時通過配置選擇一個。
  • usb serial 組件，與硬件無關的虛擬串口。
  • gdb-server 組件，實現GDB Remote Serial Protocol。
  • target 組件，與目標處理器密切相關，包括 Flash 燒錄算法。target 組件要提供抽象接口，允許支持多種target 組件。源代碼中包含多個 target 的支持，編譯時通過配置選擇一個系列。
  • task-aware 組件，任務感知組件。task-aware 組件要提供抽象接口，允許支持多種 RTOS。源代碼中包含多個 task-aware 的支持，編譯時通過配置選擇一個或多個。低優先級。
  • usb-storage 組件，優盤拖文件形式下載目標固件。低優先級。可以升級RV-LINK固件，也可以升級目標板固件。默認情況下升級目標板固件，優盤名稱包含目標板處理器型號，通過設置RV-LINK後，可以升級RV-LINK自身的固件，此時優盤名稱爲RV-LINK。
    • GD32VF103 支持 USB DFU 升級固件。
  • gprof-catch 組件，定時獲取 target 的 pc 寄存器，生成 gprof 文件，作爲性能分析。低優先級。
  • var-view 組件，不停機察看 target 變量。低優先級。
  • trace 組件，軟 trace 輸出，target 通過該接口輸出 trace 信息。低優先級。
• 工作模式
  • emulator 模式：與GDB連接，調試時使用。
  • profiler 模式：串口輸出 gprof 輸出文件，代碼覆蓋分析、性能分析時使用。
• 開發環境
  • 構建工具：Makefile 做構建，獨立於IDE。
  • 主機：優先支持 Linux，支持 Windows
  • 編譯器：gcc
  • 集成開發環境：Eclipse，任意版本
• 輔助程序
  • 提供圖形用戶界面
  • 自動查找連接到電腦上的 RV-LINK
  • 根據用戶選擇的 link、target、os自動生成 RV-LINK 固件，並下載到 RV-LINK，也包括其它的可選項
  • 察看 RV-LINK 狀態，修改 RV-LINK 配置
  • 輔助程序是可選的，在沒有輔助程序的情況下，使用虛擬串口完全可以實現所有功能

實施

• GD32VF103C-START已經到貨，GD32VF103V_EVAL剛下單（2019-09-02）。
• 在Xubuntu 16.04環境下配置了GD32VF103C-START開發環境：Eclipse CDT 在Marketplace 搜索安裝 GNU MCU Eclipse 插件，OpenOCD和GNU工具鏈使用芯來網站下載的版本。OpenOCD 的配置腳本從 Windows 版的NucleiStudio_IDE提取，文件名是openocd_gdlink.cfg。或者從下文的資料中拷貝。
• GD32VF103C-START USB轉串口 Demo 運行成功（2019-09-01）。
• GD32VF103C-START JTAG 接口，讀取K210的idcode和dtmcs成功（2019-09-02）。
• 用 GD32VF103C-START 和 Longan Nano 實現了調試功能，可以調試 GD32VF103（2019年9月25日）。

資料

openocd_gdlink.cfg

adapter_khz     1000
reset_config srst_only
adapter_nsrst_assert_width 100

interface cmsis-dap

transport select jtag

autoexit true

set _CHIPNAME riscv
jtag newtap $_CHIPNAME cpu -irlen 5 -expected-id 0x1000563d

set _TARGETNAME $_CHIPNAME.cpu
target create $_TARGETNAME riscv -chain-position $_TARGETNAME
$_TARGETNAME configure -work-area-phys 0x20000000 -work-area-size 20480 -work-area-backup 0

# Work-area is a space in RAM used for flash programming
if { [info exists WORKAREASIZE] } {
   set _WORKAREASIZE $WORKAREASIZE
} else {
   set _WORKAREASIZE 0x5000
}

# Allow overriding the Flash bank size
if { [info exists FLASH_SIZE] } {
    set _FLASH_SIZE $FLASH_SIZE
} else {
    # autodetect size
    set _FLASH_SIZE 0
}

# flash size will be probed
set _FLASHNAME $_CHIPNAME.flash

flash bank $_FLASHNAME gd32vf103 0x08000000 0 0 0 $_TARGETNAME
riscv set_reset_timeout_sec 1
init

halt