#技术风云榜#OR的汇编

ANkeer · 发表于 2020-11-10 13:49

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#技术风云榜#OR的汇编
本小节，我们将通过一个简单的实验，对OR的汇编（指令集）做一个简单的梳理和测试。

1，基本思想
要想了解OR的指令集，其实只要查查OpenRISC architecture manual就可以了，但是不是最好的熟悉方式，也没有必要将其所有指令集记下来。我认为，通过一个实际的工程或者例子，从中了解OR的指令集是比较好的一种方式。

那么，通过什么例子呢？

一般RISC的指令集包括，运算指令，分支指令，和访存指令，三类。所以我们这个实验最好能用到这三类指令，碰巧，我最近在测试DDR控制器，所以我们下面将通过一个读写内存的例子来熟悉OR的指令集。

2，实验步骤
2.1实验准备
在开始编码之前，我们首先需要考虑如下几个问题：

a，如何对汇编源程序（.S文件）进行编译，生成机器码。

b，如何加载机器码使OR的指令总线能读到。

c，如何查看机器码的执行过程和结果。

根据前面，我们积累下来的经验，可知，利用bootrom进行RTL仿真，可以很好的解决上面三个问题。并且都是自动化的。

2.2 实验步骤
在了解并解决了上面几个问题之后，剩下的就是具体的操作了。

a，修改soc-design/orpsocv2/sw/bootrom目录下的board.h

#ifndef _BOARD_H_
#define _BOARD_H_

//#define IN_CLK             50000000 // Hz
#define IN_CLK             66666667 // Hz
#define PRELOAD_RAM
#define BOOTROM_MEM_TEST
//
// ROM bootloader
//
// Uncomment the appropriate bootloader define. This will effect the bootrom.S
// file, which is compiled and converted into Verilog for inclusion at
// synthesis time. See bootloader/bootloader.S for details on each option.
#ifndef PRELOAD_RAM
#define BOOTROM_SPI_FLASH
//#define BOOTROM_GOTO_RESET
//#define BOOTROM_LOOP_AT_ZERO
//#define BOOTROM_LOOP_IN_ROM
#else
      #ifdef BOOTROM_MEM_TEST
            #define BOOTROM_MEM_TEST1
      #else
            #define BOOTROM_GOTO_RESET
      #endif
#endif

// Address bootloader should start from in FLASH
// Last 256KB of 2MB flash - offset 0x1c0000 (2MB-256KB)
#define BOOTROM_ADDR_BYTE2 0x1c
#define BOOTROM_ADDR_BYTE1 0x00
#define BOOTROM_ADDR_BYTE0 0x00
// Causes SPI bootloader to loop if SPI didn't give correct size of image
#define SPI_RETRY_IF_INSANE_SIZEWORD

//
// Defines for each core (memory map base, OR1200 interrupt line number, etc.)
//
#define SDRAM_BASE                0x0

#define GPIO_0_BASE       0x91000000

#define UART0_BASE             0x90000000
#define UART0_IRQ                   2
#define UART0_BAUD_RATE       115200

#define SPI0_BASE          0xb0000000
#define SPI0_IRQ                   6

#define I2C_0_BASE       0xa0000000
#define I2C_0_IRQ                10

#define I2C_1_BASE       0xa1000000
#define I2C_1_IRQ                11

#define ETH0_BASE          0x92000000
#define ETH0_IRQ                   4

#define ETH_MACADDR0                0x00
#define ETH_MACADDR1                0x12
#define ETH_MACADDR2                   0x34
#define ETH_MACADDR3                0x56
#define ETH_MACADDR4                   0x78
#define ETH_MACADDR5                0x9a

//
// OR1200 tick timer period define
//
#define TICKS_PER_SEC 100

//
// CFI flash controller base
//
#define CFI_CTRL_BASE 0xf0000000

//
// UART driver configuration
//
#define UART_NUM_CORES 1
#define UART_BASE_ADDRESSES_CSV       UART0_BASE
#define UART_BAUD_RATES_CSV UART0_BAUD_RATE

//
// i2c_master_slave core driver configuration
//

#define I2C_MASTER_SLAVE_NUM_CORES 2

#define I2C_MASTER_SLAVE_BASE_ADDRESSES_CSV             \
      I2C_0_BASE, I2C_1_BASE

#endif

b，修改soc-design/orpsocv2/sw/bootrom目录下的bootrom.S

这个文件，是需要我们自己手动编写OR的汇编了。

需要注意的有几点。

首先，如何让仿真自动退出：使用“l.nop 1”这条指令，具体原因可参考or1200_monitor.v文件中的相关内容。

其次，如何判断读写内存的成功与失败，分别使用“l.nop 4”和“l.nop 3”。

最后，这些汇编，都很容易理解，唯一需要注意的是OR支持延迟槽。

下面是具体代码清单：

//
///
/// bootrom    Rill 2014-04-28
///
/// Assembly programs to be embedded inside system to aid boot
///
///
//

// Defines for which bootrom app to use are in board.h - TODO: use the
// processed orspoc-defines.v file for this define. It makes more sense
// as this software ends up as gates.

#include "board.h"

#ifdef BOOTROM_MEM_TEST1

#define RAM_LOAD_BASE 0x100000
#define RESET_ADDR 0x100
#define RAM_LOAD_VALUE 0x5555
#define RAM_LOAD_SIZE 0xc

boot_init:
      l.movhi r0, 0  /*0*/
      l.movhi r1, RAM_LOAD_BASE /*1*/

mem_write:
      l.movhi r6, 0 /*2*/ /* counter*/
      l.ori r7, r0, RAM_LOAD_SIZE /*3*/
      //l.movhi       r7, RAM_LOAD_SIZE
      l.movhi r8, 0 /*4*/ /* load addr index*/
write:
      l.ori       r3,r0, RAM_LOAD_VALUE /*5*/ /* Read a byte into r3 */
      l.add       r8, r1, r6 /*6*/ /* Calculate store address */
      l.sw       0(r8), r3    /*7*/ /* Write byte to memory */
      l.addi       r6, r6, 4    /*8*/ /* Increment counter */
      l.sfeq       r6, r7                /*9*/  /* Check if we've finished loading the words */
      l.bnf       write    /*10*/  /* Continue copying if not last word */
      l.nop                      /*11*/

mem_read:
      l.movhi r6, 0
      l.ori r7, r0, RAM_LOAD_SIZE
      l.movhi r8, 0
read:
      l.add       r8, r1, r6
      l.lwz       r3, 0(r8)
      l.j       check
      l.nop
read2:
      l.addi       r6, r6, 4
      l.sfeq       r6, r7
      l.bnf       read
      l.nop
      l.j       success
      l.nop

check:
      l.ori       r5,r0, RAM_LOAD_VALUE
      l.sfeq       r3, r5
      l.bnf       error
      l.nop
      l.j       read2
      l.nop

error:
      l.nop       3
      l.j error
      l.nop       1

success:
      l.nop       4
      l.j       success
      l.nop       1

#endif

c，创建C语言裸机测试目录和程序

由于我们想利用ORPSoC现成的测试环境，所以我们还需要编写一个假的，只是为了满足原有的测试环境的目录和文件。

在soc-design/orpsocv2/board/xilinx/ml501/sw/tests目录下创建目录和文件：

mkdir mem
cd mem
touch mem.c
cp ../../Makefile .

编辑mem.c：

/*
* Rill
* april/28/2014
*/

int main()
{
      while(1);//we run instructions in bootrom ONLY.
      return 0;
}

由于我们只运行bootrom.S中的指令，所以mem.c里面写什么语句不重要。

d，测试与验证

完成编码之后，我们就可以运行我们刚才写的汇编程序了，方法我们之前已经介绍过多次了，这里重复如下：

在 soc-design/orpsocv2/board/xilinx/ml501/sim/run目录下执行如下：

make rtl-test TEST=mem VCD=1

很快，我们就可以仿真结束，然后，我们就可以查看仿真日志文件和仿真波形。

从中可以看出，对内存的读写都是正确的。

or1200_monitor输出的日志文件：mem-general.log

58598000.0 ps: l.nop 4 putc (U)
58718000.0 ps: l.nop exit (00005555)

vcd波形文件：

3，小结
对于cpu来说，对所有外设（uart，i2c，vga......）的控制都可以通过load/store来完成，和读写内存的实质是完全相同的，所以，通过上面的汇编，我们只要改变一下读写地址修改成对应外设的地址，我们就可以实现对该设备的控制了。

当然，编写出优秀的汇编程序也不是一件太容易的事情，这就需要详细阅读OR的架构手册，掌握GPR和SPR的使用方法。甚至，我们还要查看or32-elf-asm来了解更准确的OR的指令集。

CCxiaom · 发表于 2020-11-10 14:30

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