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

userapps 的获取

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

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

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。

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
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

$ 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
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

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

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

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。