RT-Thread-RT-Thread Smart qemu-virt64-riscv 用户态 userapps 的编译与运行RT-Thread问答社区

RT-Thread Smart qemu-virt64-riscv 用户态 userapps 的编译与运行

发布于 2023-03-19 20:57:40 浏览：781 订阅该版

[tocm]

## 前言

- 经过这两天的折腾，在 qemu-virt64-riscv上，终于把 RT-Thread Smart（简称 rt-smart）跑起来了，这里做个记录，记录下整个流程的搭建，遇到问题的解决

- rt-smart 当前支持的 bsp 不多，经过尝试，可以在 qemu 上运行，这方便了一些简单软件的开发与调试

- rt-smart 开发，分为两个部分：内核态与用户态，内核态注重设备驱动开发，用户态注重实际的开发应用功能的实现

- 前面文章：[RT-Thread BSP qemu-virt64-riscv 的编译环境搭建](https://club.rt-thread.org/ask/article/0fc9334d9481babf.html) 已经把 rt-smart 跑起来了，本篇继续把 用户态 userapps 跑起来。

## userapps 的获取

- 下载地址 [https://github.com/RT-Thread/userapps](https://github.com/RT-Thread/userapps)，可以使用 `git clone https://github.com/RT-Thread/userapps.git`

- rt-smart 上，为了实现用户态与内核态的分离，使用了【系统调用】，这个系统调用可以认为是个 `sdk`，当前 `userapps` 提供了 `arm` 与 `riscv` 的 sdk（编译好的二进制）文件与头文件，所以用户态的程序开发，只需要开发 app 即可。

## userapps 的编译环境
- 编译 `userapps` 的方法：下载 `userapps` 后，进入 tools 目录，然后把 运行平台的 交叉编译工具链拉取下来，`qemu-virt64-riscv` 使用的是 `riscv64`，在 ubuntu 20.04  shell 中运行： `$ python3 get_toolchain.py riscv64`  即可拉取  `riscv64` 的 gcc 交叉编译工具链 `riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu_latest.tar.bz2`，并解压到 `userapps/tools/gnu_gcc/riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu`

- 设置 `riscv64` gcc 交叉编译链的 环境变量：ubuntu 20.04 下，在 `userapps` 目录下，直接运行  `$ source smart-env.sh riscv64`  即可

```c
zhangsz@zhangsz:~/rtt/smart/userapps$ source smart-env.sh riscv64
/home/zhangsz/rtt/smart/userapps
Arch      => riscv64
CC        => gcc
PREFIX    => riscv64-unknown-linux-musl-
EXEC_PATH => /home/zhangsz/rtt/smart/userapps/tools/gnu_gcc/riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/bin
```

- 可以运行 `$ riscv64-unknown-linux-musl-gcc -v` 验证 `riscv64` gcc 交叉编译工具链生效

![2023-03-19_201724.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230319/99484624039176bd371511fa859b833c.png)

## userapps 的编译
- 编译 `userapps`，可以在 `userapps` 目录直接使用 `scons` 进行编译，也可以进入 `userapps/apps/xxx` 目录下，单独编译某个 app。

- 如单独编译 `userapps/apps/hello`  的方法，进入 `userapps/apps/hello`，运行 `scons` 编译，生成 `hello.elf` 文件，这个 elf 就是用户态的可执行文件，可以放进 `rt-smart` 文件系统中，运行执行。

```c
zhangsz@zhangsz:~/rtt/smart/userapps/apps/hello$ scons
scons: Reading SConscript files ...
scons: done reading SConscript files.
scons: Building targets ...
scons: building associated VariantDir targets: build/hello
CC build/hello/main.o
LINK hello.elf
scons: done building targets.
```

- 在 `userapps` 目录下，默认是全部编译，生成的产物在 `userapps/root/bin`

```c
zhangsz@zhangsz:~/rtt/smart/userapps$ cd root/bin/
zhangsz@zhangsz:~/rtt/smart/userapps/root/bin$ ls
hello.elf  ping.elf  pong.elf  umailbox.elf  vi.elf  webclient.elf  webserver.elf
zhangsz@zhangsz:~/rtt/smart/userapps/root/bin$
```

- 可以把 `userapps` 的编译产物 `userapps/root/bin` 目录下的所有 elf 文件等，全部 拷贝到  `qemu-virt64-riscv` 的 sd.bin 镜像文件中

## sd.bin 镜像文件

- ubuntu 20.04 下，有各种文件系统镜像文件的制作工具，如 `fat`、`ext4` 等文件系统类型

- 如当前 RT-Thread 支持 `elm` 文件系统，也就是 `fat` 文件系统，制作方法如下：

- 进入 `qemu-virt64-riscv` 的内核目录，注意 `userapps` 和 `qemu-virt64-riscv`  是独立的

```c
$ dd if=/dev/zero of=sd.bin bs=1024 count=65536   /* 64MB 大小，可以根据需要更改大小 */

$ mkfs.fat sd.bin  /* 格式化为 fat 文件类型 */

$ mkdir sdcard  /* 镜像文件 sd.bin mount 挂载目录，挂载后可往镜像文件里面拷贝或删除文件 */

$ sudo mount sd.bin sdcard/    /* 挂载到 sdcard 目录下，这样就可以拷贝文件了 */

$ sudo cp -r /home/zhangsz/rtt/smart/userapps/root/bin sdcard/  /* userapps 产物拷贝到 镜像文件 */

$ ls sdcard/   /* 文件拷贝进去了 */
bin

$ sudo umount sdcard  /* 取消镜像文件 sd.bin 的挂载， userapps 的产物已经在里面了 */
```

## 运行 qemu

- `qemu-virt64-riscv`  下 运行  `$ ./qemu-nographic.sh` 即可

```c
zhangsz@zhangsz:~/rtt/smart/rtt_qemu_aarch64/qemu-virt64-riscv$ ./qemu-nographic.sh

OpenSBI v1.2
   ____                    _____ ____ _____
  / __ \                  / ____|  _ \_   _|
 | |  | |_ __   ___ _ __ | (___ | |_) || |
 | |  | | '_ \ / _ \ '_ \ \___ \|  _ < | |
 | |__| | |_) |  __/ | | |____) | |_) || |_
  \____/| .__/ \___|_| |_|_____/|____/_____|
        | |
        |_|

Platform Name             : riscv-virtio,qemu
Platform Features         : medeleg
Platform HART Count       : 1
Platform IPI Device       : aclint-mswi
Platform Timer Device     : aclint-mtimer @ 10000000Hz
Platform Console Device   : uart8250
Platform HSM Device       : ---
Platform PMU Device       : ---
Platform Reboot Device    : sifive_test
Platform Shutdown Device  : sifive_test
Firmware Base             : 0x80000000
Firmware Size             : 212 KB
Runtime SBI Version       : 1.0

Domain0 Name              : root
Domain0 Boot HART         : 0
Domain0 HARTs             : 0*
Domain0 Region00          : 0x0000000002000000-0x000000000200ffff (I)
Domain0 Region01          : 0x0000000080000000-0x000000008003ffff ()
Domain0 Region02          : 0x0000000000000000-0xffffffffffffffff (R,W,X)
Domain0 Next Address      : 0x0000000080200000
Domain0 Next Arg1         : 0x000000008fe00000
Domain0 Next Mode         : S-mode
Domain0 SysReset          : yes

Boot HART ID              : 0
Boot HART Domain          : root
Boot HART Priv Version    : v1.12
Boot HART Base ISA        : rv64imafdch
Boot HART ISA Extensions  : time,sstc
Boot HART PMP Count       : 16
Boot HART PMP Granularity : 4
Boot HART PMP Address Bits: 54
Boot HART MHPM Count      : 16
Boot HART MIDELEG         : 0x0000000000001666
Boot HART MEDELEG         : 0x0000000000f0b509
heap: [0x802e7078 - 0x842e7078]

\ | /
- RT -     Thread Smart Operating System
 / | \     5.0.0 build Mar 19 2023 20:34:47
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lwIP-2.0.3 initialized!
[I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.
[I/utest] utest is initialize success.
[I/utest] total utest testcase num: (0)
file system initialization done!
Hello RISC-V
msh />
msh />ls
Directory /:
bin                 <DIR>
msh />cd bi
msh />cd bin/
msh /bin>ls
Directory /bin:
hello.elf           341224
ping.elf            347336
pong.elf            342152
umailbox.elf        357440
vi.elf              517448
webclient.elf       393016
webserver.elf       489320
msh /bin>./h
msh /bin>./hello.elf
msh /bin>hello world!
```

- 可以进入 /bin 目录下，运行 `elf` 用户态的程序了

## 进程间通信例程

- 当前用户态程序 `ping.elf`  `pong.elf `，可以用于验证 线程通信

- 首先后台方式运行 `pong.elf `，运行命令： `./pong.elf &`，注意后面的 `&` 代表后台线程，这样 shell 不会被占用，否则无法再运行其他的 `elf` 文件

```c
msh /bin>./pong.elf &
msh /bin>
Pong: wait on the IPC channel: 3
```

- 接下来运行  `ping.elf`，看下效果  `./ping.elf`

![2023-03-19_203845.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230319/3abb10874a31ad9d541fcb8ccffb5768.png)

- 用户态的线程可以正常的运行

## 小结

- rt-smart 的内核态与用户态分离，与 嵌入式Linux开发方法相似， rt-smart 在不断的完善，后期会适配到更多的平台上

- 除了运行 RT-Thread `userapps` 下的app，用户可以根据需要，设计自己的 app，当前如果需要内核设备驱动支持，还需要在 内核部分编写设备驱动等。