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由全志D1程序烧录失败引发的向量指令的学习

发布于 2023-09-06 13:38:31 浏览：394 订阅该版

[tocm]

# 全志D1程序烧录失败引发的向量指令的学习

前一段时间遇到给D1下载程序触发异常的问题。研究许久无果，多日后终得解决。

## 问题

使用全志提供的命令下载的方式，若在第一个线程启动前不做停止操作（添加`while(1)`,`延时`）等操作，使用该种方式下载会触发异常。

使用全志`PhoenixSuit`工具下载不会触发异常。

## 问题定位

最终问题出现定位在第一个线程启动前。可惜水平有限，还是没找到原因。

## 问题解决

经高人指点，发现`mstatus`中的`vs`位在第一个线程启动前被修改。

于是在启动第一个线程前，开始排查修改`vs`位的地方。

最终发现是在初始化线程的现场时被修改。

```c
rt_uint8_t *rt_hw_stack_init(void       *tentry,
                             void       *parameter,
                             rt_uint8_t *stack_addr,
                             void       *texit)
{
    struct rt_hw_stack_frame *frame;
    rt_uint8_t         *stk;
    int                i;
    extern int __global_pointer$;

stk  = stack_addr + sizeof(rt_ubase_t);
    stk  = (rt_uint8_t *)RT_ALIGN_DOWN((rt_ubase_t)stk, REGBYTES);
    stk -= sizeof(struct rt_hw_stack_frame);

frame = (struct rt_hw_stack_frame *)stk;

for (i = 0; i < sizeof(struct rt_hw_stack_frame) / sizeof(rt_ubase_t); i++)
    {
        ((rt_ubase_t *)frame)[i] = i;
    }

frame->ra      = (rt_ubase_t)texit;
    frame->gp      = (rt_ubase_t)&__global_pointer$;
    frame->a0      = (rt_ubase_t)parameter;
    frame->epc     = (rt_ubase_t)tentry;
    frame->x2      = (rt_ubase_t)stk;

/* force to supervisor mode(SPP=1) and set SPIE and SUM to 1 */
#ifdef ENABLE_FPU
    frame->mstatus = MSTATUS_VS| MSTATUS_PUM | MSTATUS_FS | MSTATUS_MPP | MSTATUS_MPIE;    /* enable FPU */
#else
    frame->mstatus = MSTATUS_PUM | MSTATUS_MPP | MSTATUS_MPIE;
#endif

return stk;
}
```

上述代码修改前，下载会触发异常：

```c
    frame->mstatus = MSTATUS_PUM | MSTATUS_FS | MSTATUS_MPP | MSTATUS_MPIE;    /* enable FPU */
```

修改后，下载正常：

```c
    frame->mstatus = MSTATUS_VS| MSTATUS_PUM | MSTATUS_FS | MSTATUS_MPP | MSTATUS_MPIE;    /* enable FPU */
```

为什么这么改？请看下文：

事情到这就清晰了，是因为没有初始化向量指令控制位VS.

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230906/96bc2e767d004f8916099deec369c27d.png.webp)
回到最初的问题：

下载主要的操作就是数据拷贝，使用向量指令拷贝会大大加速下载速度，所以全志的下载算法会使用向量指令去拷贝，这里没有初始化`VS`,当然会触发异常了。

到这还有个疑问：

`mstatus`的`vs`在用户程序中修改的，这里按道理已经在用户程序了，整么还在下载，这个问题就不得而知了，你知道吗,反正我不知道

一番操作过后，看看这个向量指令到底是个啥吧：

## 向量指令

> 向量指令：单条指令操作多个数据，并行

> 使用场景：数据拷贝 用并行方式代替循环的方式

##### 向量指令使用举例：

一段上下文切换中的代码：

```assembly
#ifdef __riscv_vector
    addi    sp, sp, -(20+20)
    csrr    t0, vl     // 记录 矢量寄存器 能 处理的 数据 个数
    sd      t0,  (0  +0  )(sp) // 备份
    csrr    t0, vtype  // 描述 矢量寄存器 数据 类型                                                                                                                                                                                      
    sd      t0,  (4  +4  )(sp) // 备份
    csrr    t0, vstart // 向量 起始 索引 向量指令 执行 第一个元素 的 索引 
    sd      t0,  (8  +8  )(sp) // 备份
    csrr    t0, vxsat  // 描述 运算 结果 是否 饱和 
    sd      t0,  (12 +12 )(sp) // 备份
    csrr    t0, vxrm   // 舍入 模式 类似四舍五入的(略) 那种 
    sd      t0,  (16 +16 )(sp) // 备份

addi    sp, sp, -(256+256)  
    vsetvli zero, zero, e8, m8 // 设置 数据宽度8（1字节） 8个向量寄存器为一组
    vsb.v   v0, (sp) //存储V0 ~ V7  矢量寄存器数据至 内存 存储数量 (128:矢量寄存器宽度 / 8:数据宽度) * 8:矢量寄存器组中的矢量寄存器的个数
    addi    sp, sp, 128// 
    vsb.v   v8, (sp) // 存储V8 ~ V15 
    addi    sp, sp, 128
    vsb.v   v16, (sp)// 存储V16 ~ V23 
    addi    sp, sp, 128
    vsb.v   v24, (sp)// 存储V24 ~ V31 
    addi    sp, sp, -(256+256-128)
#endif
    la      t2, do_irq// 处理中断 
    jalr    t2 
#ifdef __riscv_vector
    vsetvli  zero, zero, e8, m8 // 采用与之前同样的配置方式 
    vlb.v    v0, (sp)
    addi     sp, sp, 128//拷贝V0 ~ V7  内存 至矢量寄存器数 拷贝数量 (128:矢量寄存器宽度 / 8:数据宽度) * 8:矢量寄存器组中的矢量寄存器的个数
    vlb.v    v8, (sp)
    addi     sp, sp, 128//拷贝V8 ~ V15 
    vlb.v    v16, (sp)
    addi     sp, sp, 128//拷贝V16 ~ V23 
    vlb.v    v24, (sp)
    addi     sp, sp, 128//拷贝V24 ~ V31

lwu     t0, (0 +0)(sp)// 加载 vl
    lwu     t1, (4 +4)(sp)// 加载 vtype
    lwu     t2, (8 +8)(sp)// 加载 vstart 
    vsetvl  zero, t0, t1  // 重新设置 vl vtype 
    csrw    vstart, t2// 加载 vstart
    lwu     t2, (12 +12)(sp) 
    csrw    vxsat, t2 // 加载 vxsat
    lwu     t2, (16 +16)(sp)
    csrw    vxrm, t2  // 加载 vxrm
    addi    sp, sp, (20+20)
#endif
```

RISC-V小学生，不住之处请多多指教.