搭建RISC-V編譯環境與運行環境

我們現在芯片被美國卡脖子，所以RISC-V是大勢所趨。華爲鴻蒙提供的編譯器（https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/compiler/）裏也有RISC-V。雖然現在硬件資源比較少，但是通過軟件模擬環境，可以提早做好準備。

RISC-V GNU Toolchain

源碼獲取

要體驗RISC-V，首先需要安裝交叉編譯器。然而國內的網絡很差，想要在GitHub上拿到源碼（https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain）編譯非常困難。比較慶幸的是Gitee上有鏡像（https://gitee.com/mirrors/riscv-gnu-toolchain），每天同步一次。

獲取源碼：

git clone https://gitee.com/mirrors/riscv-gnu-toolchain.git
cd riscv-gnu-toolchain
git submodule update --init --recursive

然而在我通過Gitee拿代碼的時候，子模塊下載速度依然非常慢，特別是QEMU裏的一個子模塊。於是我把QEMU從同步中刪除了，因爲不影響編譯：

git rm --cached QEMU
git submodule update --init --recursive

考慮到下載速度，我把拿到的所有代碼放到Gitee上（https://gitee.com/yushulx/riscv-gnu-toolchain）。這個代碼庫不做更新，只提供給網絡差，又需要體驗RISC-V的人。需要拿最新代碼就去GitHub或者Gitee鏡像。

編譯安裝

接下來就按照官方教程編譯。

依賴工具

Ubuntu

$ sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev curl python3 libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev libexpat-dev

Fedora/CentOS/RHEL OS

$ sudo yum install autoconf automake python3 libmpc-devel mpfr-devel gmp-devel gawk  bison flex texinfo patchutils gcc gcc-c++ zlib-devel expat-devel

Arch Linux

$ pacman -Syyu autoconf automake curl python3 mpc mpfr gmp gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib expat

OS X

$ brew install python3 gawk gnu-sed gmp mpfr libmpc isl zlib expat

編譯GCC

編譯riscv64-unknown-elf-gcc:

./configure --prefix=/opt/riscv
sudo make

編譯64-bitriscv64-unknown-linux-gnu-gcc:

./configure --prefix=/opt/riscv
sudo make linux

編譯32-bit:

./configure --prefix=/opt/riscv --with-arch=rv32gc --with-abi=ilp32d
sudo make linux

編譯32-bit和64-bit:

./configure --prefix=/opt/riscv --enable-multilib
sudo make linux

這兩個gcc的區別在於，elf-gcc是靜態鏈接，linux-gnu-gcc是動態鏈接。

RISC-V運行環境

Simulator和Emulator的不同之處在於Emulator提供的是一個完整的模擬環境。

Simulator

首先編譯安裝pk: https://github.com/riscv/riscv-pk。

然後編譯安裝spike：https://github.com/riscv/riscv-isa-sim

編譯程序

riscv64-unknown-elf-gcc -o hello hello.c

運行

spike $(which pk) hello

注意，如果用riscv64-unknown-linux-gnu-gcc編譯，運行會報錯：

bbl loader
not a statically linked ELF program

Emulator

下載安裝QEMU https://www.qemu.org/download/#source

參考教程運行模擬環境：https://wiki.qemu.org/Documentation/Platforms/RISCV

另外也可以使用tinyemu: https://bellard.org/tinyemu/

Fedora鏡像獲取：https://dl.fedoraproject.org/pub/alt/risc-v/repo/virt-builder-images/images/

解壓鏡像：

unxz Fedora-Minimal-Rawhide-*-sda.raw.xz

啓動模擬器：

 qemu-system-riscv64 \
   -nographic \
   -machine virt \
   -smp 4 \
   -m 2G \
   -kernel Fedora-Minimal-Rawhide-*-fw_payload-uboot-qemu-virt-smode.elf \
   -bios none \
   -object rng-random,filename=/dev/urandom,id=rng0 \
   -device virtio-rng-device,rng=rng0 \
   -device virtio-blk-device,drive=hd0 \
   -drive file=Fedora-Minimal-Rawhide-20200108.n.0-sda.raw,format=raw,id=hd0 \
   -device virtio-net-device,netdev=usernet \
   -netdev user,id=usernet,hostfwd=tcp::10000-:22

登錄用戶名riscv，密碼fedora_rocks!

拷貝程序到模擬器中：

scp <user-name>@<ip address>:/<file path> ./

在模擬器環境中可以正常運行riscv64-unknown-elf-gcc和riscv64-unknown-linux-gnu-gcc編譯出來的程序。

源碼

https://gitee.com/yushulx/riscv-gnu-toolchain