QEMU搭建RISC-V编译环境与运行环境

我们现在芯片被美国卡脖子，所以RISC-V是大势所趋。华为鸿蒙提供的编译器（https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/compiler/）里也有RISC-V。虽然现在硬件资源比较少，但是通过软件模拟环境，可以提早做好准备。

RISC-V GNU Toolchain

源码获取

要体验RISC-V，首先需要安装交叉编译器。然而国内的网络很差，想要在GitHub上拿到源码（https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain）编译非常困难。比较庆幸的是Gitee上有镜像（https://gitee.com/mirrors/riscv-gnu-toolchain），每天同步一次。

获取源码：

git clone https://gitee.com/mirrors/riscv-gnu-toolchain.git
cd riscv-gnu-toolchain
git submodule update --init --recursive123

然而在我通过Gitee拿代码的时候，子模块下载速度依然非常慢，特别是QEMU里的一个子模块。于是我把QEMU从同步中删除了，因为不影响编译：

git rm --cached QEMU
git submodule update --init --recursive12

考虑到下载速度，我把拿到的所有代码放到Gitee上（https://gitee.com/yushulx/riscv-gnu-toolchain）。这个代码库不做更新，只提供给网络差，又需要体验RISC-V的人。需要拿最新代码就去GitHub或者Gitee镜像。

编译安装

接下来就按照官方教程编译。

依赖工具

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-dev1

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-devel1

Arch Linux

$ pacman -Syyu autoconf automake curl python3 mpc mpfr gmp gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib expat1

OS X

$ brew install python3 gawk gnu-sed gmp mpfr libmpc isl zlib expat1

编译GCC

编译riscv64-unknown-elf-gcc:

./configure --prefix=/opt/riscv
sudo make12

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

./configure --prefix=/opt/riscv
sudo make linux12

编译32-bit:

./configure --prefix=/opt/riscv --with-arch=rv32gc --with-abi=ilp32d
sudo make linux12

编译32-bit和64-bit:

./configure --prefix=/opt/riscv --enable-multilib
sudo make linux12

这两个gcc的区别在于，elf-gcc是静态链接，linux-gnu-gcc是动态链接。

RISC-V运行环境

Simulator和Emulator的不同之处在于Emulator提供的是一个完整的模拟环境。

Simulator

首先编译安装pk: https://github.com/riscv/riscv-pk。

然后编译安装spike：https://github.com/riscv/riscv-isa-sim

编译程序

riscv64-unknown-elf-gcc -o hello hello.c1

运行

spike $(which pk) hello1

注意，如果用riscv64-unknown-linux-gnu-gcc编译，运行会报错：

bbl loader
not a statically linked ELF program12

Emulator

下载安装QEMU https://www.qemu.org/download/#source

参考教程运行模拟环境：https://wiki.qemu.org/Documentation/Platforms/RISCV

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

Fedora镜像获取：https://dl.fedoraproject.org/pub/alt/risc-v/repo/virt-builder-images/images/

解压镜像：

unxz Fedora-Minimal-Rawhide-*-sda.raw.xz1

启动模拟器：

 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-:2212345678910111213

登录用户名riscv，密码fedora_rocks!

拷贝程序到模拟器中：

scp <user-name>@<ip address>:/<file path> ./1

在模拟器环境中可以正常运行riscv64-unknown-elf-gcc和riscv64-unknown-linux-gnu-gcc编译出来的程序。

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