Embassy Preempt 博客

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RISC-V平台支持与VisionFive2移植 ​

一、固件构建与启动流程完善 ​

1.1 FIT格式固件构建 ​

技术背景 ​

VisionFive2官方使用U-Boot的binman工具生成FIT格式的可烧录固件。SPL负责将FIT镜像搬运到DDR后运行。

构建流程 ​

实现 ​

  • 修改U-Boot的设备树(dts)配置，添加embassy_preempt二进制条目
  • 使用binman自动处理镜像打包

构建命令 ​

  • 构建命令：设置环境变量EMBASSY_PREEMPT为embassy_preempt的bin文件路径后make uboot

二、启动跳转机制实现 ​

2.1 跳转问题诊断与解决 ​

问题排查流程 ​

跳转失败
  ↓
替换为简单循环程序测试
  ↓
确认跳转指令问题
  ↓
参考async-summary实现
  ↓
jump_to_payload函数实现
  ↓
跳转成功

2.2 jump_to_payload函数实现 ​

汇编级跳转实现 ​

c
static void __attribute__((naked)) jump_to_payload(unsigned long entry,
						    unsigned long hart_id,
						    unsigned long opaque)
{
	__asm__ __volatile__(
		"csrw	mepc, a0\n"	/* Save entry address to mepc */
		"mv	a0, a1\n"	/* a0 = hart_id (first arg for payload) */
		"mv	a1, a2\n"	/* a1 = opaque (second arg for payload) */
		"mret"		/* Jump to payload */
	);
}

参数说明 ​

  • entry: 目标程序入口地址（embassy_preempt: 0x80400000）
  • hart_id: 硬件线程ID（hart0 = 0）
  • opaque: 用户自定义参数（可用于传递配置信息）

2.3 OpenSBI集成跳转逻辑 ​

跳转时机与流程 ​

跳转发生在OpenSBI的sbi_init()函数中，这是所有HART进入OpenSBI后的统一入口点。跳转逻辑如下：

修改位置：opensbi/lib/sbi/sbi_init.c ​

c
void __noreturn sbi_init(struct sbi_scratch *scratch)
{
    // ... 前置处理 ...

    if (coldboot)
        init_coldboot(scratch, hartid);  // 某个HART完整初始化OpenSBI
    else {
        sbi_printf("Hart %u skipping coldboot\n", hartid);
        if (current_hartid() == 0) {
            /* Flush instruction cache before jumping */
            RISCV_FENCE_I;

            /* Set MPP to Machine mode for next mret */
            csr_write(CSR_MSTATUS,
                 (csr_read(CSR_MSTATUS) & ~MSTATUS_MPP) |
                 (PRV_M << MSTATUS_MPP_SHIFT));

            sbi_printf("Hart 0: Jumping to payload at 0x80400000\n");

            /* Jump to payload with hart_id=0, opaque=0 */
            jump_to_payload(0x80400000, 0, 0);

            /* Should never reach here */
            sbi_hart_hang();
        } else {
            init_warmboot(scratch, hartid);  // 其他HART正常启动
        }
    }
}

三、UART16550串口驱动实现 ​

3.1 硬件特性 ​

UART16550规格 ​

  • 地址映射: 0x10000000
  • 寄存器宽度: 8位
  • 通信协议: 8N1（8数据位，无校验，1停止位）

3.2 驱动实现 ​

参考来源 ​

async-summary 仓库的UART实现

核心代码结构 ​

rust
// modules/embassy-preempt-platform/src/riscv64/driver/uart16550.rs

pub struct Uart16550 {
    base: usize,
}

impl Uart16550 {
    pub fn new(base: usize) -> Self {
        // 初始化UART
        // 设置波特率、数据位等参数
    }

    pub fn write_byte(&mut self, byte: u8) {
        // 等待THR为空
        while self.read_reg(OFFSET_LSR) & LSR_THRE == 0 {}
        // 写入数据
        self.write_reg(OFFSET_THR, byte);
    }
}

3.3 输出验证 ​

跳转成功验证 ​

Hart 0: Jumping to payload at 0x80400000

串口输出成功 ​

虽然会与opensbi的输出以及后面uboot的输出产生交叉，这是正常的。因为没有做多系统之间的uart的锁

四、遗留问题与后续计划 ​

  • 在async-summary中也提到没有实际陷入trap，在s7上的中断管理仍然需要调试，可以参考别的操作系统移植
  • 如何确保U-Boot之后的操作系统代码不踩踏embassy_preempt使用的内存空间

五、技术总结 ​

  • 完成FIT格式固件构建流程
  • 集成embassy_preempt到U-Boot binman配置
  • OpenSBI跳转机制实现
  • Hart0成功跳转到embassy_preempt (0x80400000)
  • UART16550驱动实现