無第三方庫不到5000行C語言 risc-v虛擬機juicevm

ID:930728 · 發表于 2021-6-1 15:57

本帖最后由 juicerv 于 2021-6-1 16:09 編輯

簡介
https://github.com/juiceRv/JuiceVm
juice vm誕生于2020年，以實現可運行最新kernel主線的RISC-V最小虛擬機為目標而誕生的，設計之初秉承著可以在 RAM 只有 百KB 級別的平臺上運行，不引入除了c99標準外的第三方依賴。

juice vm按照gcc所支持的C99標準編寫，無第三方庫依賴，淺顯易懂，且具有方便移植的特性（可快速移植到多種主流 MCU 及支持c環境的所有平臺上）。

juice vm去掉注釋后展開所有的宏的代碼行數僅12523行，僅36104字，足夠的小巧。

Juice Vm的優點

資源占用極低。
跨平臺、可快速移植。

Juice Vm的組成

指令集：RV64IMASU.
支持了M-mode,U-mode,S-mode下的mtime.
超級精簡的uart，只有讀和寫兩個外設寄存器.
超級精簡的MMU SV39支持.
支持RISC-V官方標準的異常和中斷托管

Juice Vm 代碼統計

Juice Vm的地址空間分布

虛擬機版本號	起始地址	大小(字節)	寄存器名稱	說明	所用宏名稱
c21682d3	0x80000000	0x12C00000	SRAM	內部存儲	RV_CPU_SIM_RAM_START_ADDR RV_CPU_SIM_RAM_SIZE
c21682d3	0x92C00000	0x1	UART_WRITE	uart發送寄存器	pdev_uart0_write_addr
c21682d3	0x92C00001	0x1	UART_READ	uart接收寄存器	pdev_uart0_read_addr
c21682d3	0x92C00002	0x1	UART_STATE	uart狀態寄存器	pdev_uart0_state_addr pdev_uart0_free_state pdev_uart0_readbusy_state
c21682d3	0x92C00003	0x8	mtime	mtime當前計數寄存器	pdev_mtime_mtime_addr
c21682d3	0x92c00007	0x8	mtimecmp	mtime當前比較寄存器	pdev_mtime_mtimecmp_addr

Juice Vm下的軟件移植進度

已經支持了c語言編程。
已完成freertos移植。
已完成mbedtls移植。
已完成mmu sv39測試。
已完成mtime測試。
已完成opensbi移植傳送門。
已完成rt-thread移植，感謝@熊大和@Andy Chen的支持傳送門。
已完成kernel主線5.0.0 傳送門。
上傳Juice Vm下的GCC toolchain 傳送門。
適配 GDB 通用接口支持 TODO。
適配 RT-SMART TODO。

快速安裝

UBUNTU/DEBIAN APT安裝
1. echo "deb [url]http://xiaohui.mongoyun.com:3333/[/url] trusty main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list
2. wget -O - [url]http://xiaohui.mongoyun.com:3333/key/deb.gpg.key[/url] | sudo apt-key add -
3. sudo apt update
4. sudo apt install juicevm
5. juicevm
復制代碼
CENTOS
1. echo "deb [url]http://xiaohui.mongoyun.com:3333/[/url] trusty main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list
2. wget -O juice_vm_release_for_Linux_laster.zip [url]https://github.com/juiceRv/JuiceVm/raw/master/juice_vm_release_for_Linux_laster.zip[/url]
3. unzip juice_vm_release_for_Linux_laster.zip
4. cd juice_vm_release_for_Linux_c21682d3/juice_vm_release_for_Linux
5. sudo chmod +x juice_vm_for_Linux.out
6. ./juice_vm_for_Linux.out
復制代碼
WINDOW

編譯中

快速上手

快速上手運行Hello world 編寫中。
運行Free rtos 編寫中。
運行mbedtls 編寫中。
運行SV39 MMU測試 編寫中。
運行mtime測試 編寫中。
運行mtime測試 編寫中。
運行 RT-thread 編寫中。
運行 linux kernel 編寫中。

運行freertos 截圖

運行rt-thread 截圖

運行linx 5.0.0 截圖

軟件參數使用說明

參數	參數名稱	說明
t	enable test mode	進入固件測試模式<br>當出現下面的狀態會結束運行并且打印出通過還是失敗的字樣,x3_gp寄存器的值為1 和 x17_a7寄存器的值為93時,進入了ecall異常就會觸發。x10_a0 寄存器的值為 0時打印pass字樣，否則打印fail字樣
T	enable trap debug mode	使能異常調試模式，出現異常時會打印當前異常的調試信息
d	enable debug mode	打開虛擬機內所有的調試選項，輸出最詳細的調試信息，包括指令譯碼，處理執行，當前寄存器列表，csr列表等
c	print cst operation msg	打開虛擬機的csr寄存器讀寫調試信息。讀寫csr寄存器的時候都會打印對應的csr寄存器的值
a	diable all debug msg	關閉所有調試選項，譯碼調試默認打開
x	enable test mode for exception	打開異常測試模式，當出現異常時結束運行
g	enable better readability printing	使用可讀性更好的方式打印信息
e	disable all error msg	關閉所有的錯誤信息打印
i	enable all instr debug msg	打開所有指令調試信息打印
m	enable mmu debug msg	打開mmu的遍歷調試信息
p	print mmu page 8 byte data	hexdump打印mmu頁表里的8字節數據
P	print mmu page 4K Byte data	hexdump打印mmu頁表里的4K字節數據
s	uart addr not use mmu translation	啟用mmu翻譯時，忽略uart的外設地址，在啟用了mmu的時候也可以直接通過uart原始物理地址來操作uart外設
S	switch mode debug info	打開切換mode時的調試信息，m-mode,s-mode和u-mode切換的時候都會打印調試信息
M	disable mmu err msg	關閉mmu缺頁異常，訪問異常，加載異常的錯誤信息
r	enable trap debug msg	打印更詳細的進入中斷的調試信息
A	enable addr translation debug print	打印地址轉換的調試打印
L(n)	log mode	output_mode_sel n = 0 -> stdout<br> 1 -> log_buf UNIX SYS ONLY(buf_size:2900)<br> 2 -> none<br> 選擇虛擬機輸出的方式，1，直接標準輸出。2，使用一個buf先緩存，退出的時候再輸出bug大小2900Byte。3，不輸出。<br>
l	enable endless loop check (RV_ENDLESS_LOOP_CHECK_EXIT_CNT:3)	啟用死循環監測機制，當有連續3次出現同樣的指令執行流程(包括寄存器和csr寄存器的值都沒有改變),結束虛擬機的運行。可以搭配-L參數使用，方便調試固件。一般assert都是直接死循環。

社區支持

挖坑網首發感謝暈哥一路的支持：https://whycan.com/t_5844.html

CHANGE LOG

2021-05-25

opensbi和kernel的代碼已發布到github！！！ https://github.com/juiceRv/kernel_juicevm_port kernel的配置文件在arch/riscv/configs/juicevm_defconfig,make ARCH=riscv juicevm_defconfig
需要修改下arch/riscv/configs/juicevm_defconfig里的CONFIG_INITRAMFS_SOURCE="/mnt/ssd_prj/risc-v_sim/sim/test/opensbi/opensbi-master/rootfs"
修改為opensbi里的路徑

  opensbi倉庫
  https://github.com/juiceRv/opensbi_juicevm_port

  toolchains
  https://github.com/juiceRv/gcc-gnu-toolchains-for-juicevm

20210524進展公布，發布包發布juice_vm_release_for_Linux_c21682d3.zip：

修復了mtime在m-mode,s-mode和u-mode下的中斷處理漏洞。
修復了ecall在s-mode下的漏洞。
修復了在s-mode和u-mode下進入異常模式，更新csr寄存器的漏洞。
移植了linux。

juice_vm成功運行kernel主線5.0.0。
juice_vm成功運行kernel主線5.0.0。
juice_vm成功運行kernel主線5.0.0。