RV-LINK：用RISC-V开发板做RISC-V仿真器

Dear 丶 2024-04-17 05:54 65阅读 0赞

# RV-LINK：用RISC-V开发板做RISC-V仿真器 #

RV-LINK v0.1 已经发布：[https://gitee.com/zoomdy/RV-LINK/releases][https_gitee.com_zoomdy_RV-LINK_releases]

用基于RISC-V的MCU开发板来实现RISC-V的仿真器，取名RV-LINK。（2019-09-27）用 GD32VF103C-START 和 Longan Nano 实现了调试功能，可以调试 GD32VF103。

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

## 项目主页 ##

[https://gitee.com/zoomdy/RV-LINK][https_gitee.com_zoomdy_RV-LINK]

## 特性 ##

*  使用市面上现有的 RISC-V 开发板实现 RV-LINK 仿真器，作为 RV-LINK 的开发板要能够支持 USB Device。
    
     *  Longan Nano 开发板，淘宝有售
     *  GD32VF103C-START 开发板，淘宝有售
 *  RV-LINK 通过 USB 导出虚拟串口，串口实现 [GDB Remote Serial Protocol][] 协议，使 RV-LINK 作为 GDB Server 直接与 GDB 连接；
 *  目标端支持 JTAG 接口。
 *  目标端支持兼容 RISC-V Debug spec 的 RISC-V 处理器。
 *  不需要 OpenOCD 之类的软件，RV-LINK 直接与GDB对接，这是RV-LINK的显著特征，没有为什么，就是想完全用 RISC-V 来实现一个完整的仿真器。
 *  支持任务感知（task-aware、OS-aware），陆续添加主流RTOS的任务感知。

## 设计 ##

*  host，主机接口：USB，实现虚拟串口。
 *  link，仿真器本身，使用任意一款支持USB Device 的 RISC-V开发板，已经在 [GD32VF103C-START][] 和 [Longan Nano][] 这两款板子上实现基本功能。
 *  target，目标处理器，兼容 RISC-V Debug spec 的 RISC-V 处理器，已经支持的 RISC-V：
    
     *  GD32VF103V。
 *  jtag，JTAG 接口：标准 JTAG 接口实现，使用 I/O 模拟，或其它专用外设实现（例如SPI？）
 *  系统组件
    
     *  使用 Protothreads。
     *  link 组件，与仿真器硬件密切相关，包括 USB Device 驱动，JTAG 接口驱动。link 组件要提供抽象接口，允许支持多种 link 硬件。源代码中包含多个 link 的支持，编译时通过配置选择一个。
     *  usb serial 组件，与硬件无关的虚拟串口。
     *  gdb-server 组件，实现GDB Remote Serial Protocol。
     *  target 组件，与目标处理器密切相关，包括 Flash 烧录算法。target 组件要提供抽象接口，允许支持多种target 组件。源代码中包含多个 target 的支持，编译时通过配置选择一个系列。
     *  task-aware 组件，任务感知组件。task-aware 组件要提供抽象接口，允许支持多种 RTOS。源代码中包含多个 task-aware 的支持，编译时通过配置选择一个或多个。低优先级。
     *  usb-storage 组件，优盘拖文件形式下载目标固件。低优先级。可以升级RV-LINK固件，也可以升级目标板固件。默认情况下升级目标板固件，优盘名称包含目标板处理器型号，通过设置RV-LINK后，可以升级RV-LINK自身的固件，此时优盘名称为RV-LINK。
        
         *  GD32VF103 支持 USB DFU 升级固件。
     *  gprof-catch 组件，定时获取 target 的 pc 寄存器，生成 gprof 文件，作为性能分析。低优先级。
     *  var-view 组件，不停机察看 target 变量。低优先级。
     *  trace 组件，软 trace 输出，target 通过该接口输出 trace 信息。低优先级。
 *  工作模式
    
     *  emulator 模式：与GDB连接，调试时使用。
     *  profiler 模式：串口输出 gprof 输出文件，代码覆盖分析、性能分析时使用。
 *  开发环境
    
     *  构建工具：Makefile 做构建，独立于IDE。
     *  主机：优先支持 Linux，支持 Windows
     *  编译器：gcc
     *  集成开发环境：Eclipse，任意版本
 *  辅助程序
    
     *  提供图形用户界面
     *  自动查找连接到电脑上的 RV-LINK
     *  根据用户选择的 link、target、os自动生成 RV-LINK 固件，并下载到 RV-LINK，也包括其它的可选项
     *  察看 RV-LINK 状态，修改 RV-LINK 配置
     *  辅助程序是可选的，在没有辅助程序的情况下，使用虚拟串口完全可以实现所有功能

## 实施 ##

*  GD32VF103C-START已经到货，GD32VF103V\_EVAL刚下单（2019-09-02）。
 *  在Xubuntu 16.04环境下配置了GD32VF103C-START开发环境：Eclipse CDT 在Marketplace 搜索安装 GNU MCU Eclipse 插件，OpenOCD和GNU工具链使用[芯来网站][Link 1]下载的版本。OpenOCD 的配置脚本从 Windows 版的NucleiStudio\_IDE提取，文件名是`openocd_gdlink.cfg`。或者从下文的资料中拷贝。
 *  GD32VF103C-START USB转串口 Demo 运行成功（2019-09-01）。
 *  GD32VF103C-START JTAG 接口，读取K210的idcode和dtmcs成功（2019-09-02）。
 *  用 GD32VF103C-START 和 Longan Nano 实现了调试功能，可以调试 GD32VF103（2019年9月25日）。

## 资料 ##

### 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

[https_gitee.com_zoomdy_RV-LINK_releases]: https://gitee.com/zoomdy/RV-LINK/releases
[https_gitee.com_zoomdy_RV-LINK]: https://gitee.com/zoomdy/RV-LINK
[GDB Remote Serial Protocol]: https://sourceware.org/gdb/download/onlinedocs/gdb/Remote-Protocol.html
[GD32VF103C-START]: https://detail.tmall.com/item.htm?id=601020356481
[Longan Nano]: https://item.taobao.com/item.htm?id=601743142093
[Link 1]: https://www.nucleisys.com/download.php