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手动构建 RV64I 镜像

手动构建 Linux 镜像 默认构建 RV32。F101 的 C907 内核同时支持 RV32 和 RV64I 两种模式，这一页只写构建 RV64I 要改的地方。工具链、源码、工作目录 ~/f101-linux、Flash 布局都和那一页相同，请先照那一页准备好，并在同一个工作目录里继续。

RV64I 要换的是整套组件，不是只换内核：

组件RV32RV64I
SyterKit 目标spinor-bootspinor-boot-rv64i
OpenSBI --archrv32（ilp32）rv64（lp64）
内核 defconfigsun252i_f101_yuzukineko_defconfigsun252i_f101_rv64_yuzukineko_defconfig
设备树sun252i-f101-yuzukineko.dtbsun252i-f101-yuzukineko-rv64i.dtb
BusyBox 编译选项-march=rv32imafdc -mabi=ilp32d-march=rv64imafdc -mabi=lp64d

构建 SyterKit

Section titled “构建 SyterKit”

SyterKit 本身始终用 RV32 配置（yuzukineko_rv32_sram_defconfig）构建，RV64I 只是多一个目标 spinor-boot-rv64i。如果已经按 RV32 那页做过配置，直接构建这个目标：

终端窗口
cd SyterKit
make -j8 O=../build/syterkit CROSS_COMPILE=$HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-elf-newlib-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-elf- spinor-boot-rv64i
cd ..

还没配置过的话，先执行 RV32 页「构建 SyterKit」里的 defconfig 那条命令。

产物是 build/syterkit/build/yuzukineko/app_sram/spinor-boot-rv64i/spinor-boot-rv64i_spi.bin，49,152 字节，预留区 64 KiB。

启动代码

Section titled “启动代码”

SyterKit 把设备树、fw_jump 和内核读进 RAM 后，用下面的代码让核心以 RV64 重新启动。源码在 SyterKit/boards/yuzukineko/app_sram/spinor-boot-rv64i/main.c：

static const uint32_t f101_rv64_entry[] __attribute__((section(".text.rv64_entry"), aligned(4), used)) = {
  0x00000513U,
  0x40f405b7U,
  0x40f802b7U,
  0x0000100fU,
  0x00028067U,
};


static __attribute__((noreturn, noinline)) void f101_boot_sbi_firmware(void)
{
  uintptr_t rv64_entry = (uintptr_t)f101_rv64_entry;


  /* Make images loaded from the SPI NOR visible before the reset. */
  flush_dcache_all();
  asm volatile("fence rw, rw\n\tfence.i" ::: "memory");


  /*
   * C907 latches the ISA mode at reset. Program the reset vector and force
   * RV64, then use the RISC-V watchdog to restart the core. The reset lands
   * in f101_rv64_entry, which sets a0/a1 and jumps to SBI firmware.
   */
  asm volatile("li t0, 0x02001d0c\n\t"
         "li t1, 0x1\n\t"
         "sw t1, 0(t0)\n\t"
         "li t0, 0x06010100\n\t"
         "sw %[entry], 0(t0)\n\t"
         "sw zero, 4(t0)\n\t"
         "li t1, 0x200\n\t"
         "sw t1, 8(t0)\n\t"
         "sw zero, 0x6c(t0)\n\t"
         "li t0, 0x06011000\n\t"
         "li t1, 0x1\n\t"
         "sw t1, 0(t0)\n\t"
         "li t1, 0x16aa0000\n\t"
         "sw t1, 0x14(t0)\n\t"
         "li t1, 0x16aa0011\n\t"
         "sw t1, 0x18(t0)\n"
         "1: wfi\n\t"
         "j 1b\n"
    :
    : [entry] "r"((uint32_t)rv64_entry)
    : "t0", "t1", "memory");


  __builtin_unreachable();
}

原理

Section titled “原理”

C907 上电后总是以 RV32 模式运行：BROM 把 SyterKit 载入 SRAM 执行，所以 SyterKit 自己必须按 RV32 链接。而 C907 的 ISA 模式是在复位时锁存的，运行中不能直接从 RV32 切到 RV64。上面的代码就是为此设计的：先把一切准备好，再让核心复位，复位后以 RV64 模式重新启动。

在这之前，SyterKit 已经完成了和 spinor-boot 相同的步骤：初始化串口、时钟和 RAM，识别 SPI NOR，把三个区域读进 RAM，并检查设备树：

内容NOR 偏移读取长度RAM 地址
设备树0x010000256 KiB0x40f40000
OpenSBI fw_jump0x050000512 KiB0x40f80000
Linux Image0x0d00006 MiB0x40000000

f101_boot_sbi_firmware() 随后做的事，按代码顺序是：

  1. flush_dcache_all() 加 fence rw, rw 和 fence.i：把刚读进 RAM 的内容刷出缓存，保证复位之后看到的是完整的数据和指令。

  2. 往 0x02001d0c 写 1：按源码注释，这一步把核心的 ISA 模式强制设为 RV64。

  3. 往 0x06010100 写入 f101_rv64_entry 的地址：这是复位向量，核心复位后从这里取第一条指令。紧接着对同一块寄存器区域的几次写入（偏移 +4、+8、+0x6c）是其余配置。

  4. 对 0x06011000 处的 RISC-V 看门狗写入配置，并在偏移 +0x14、+0x18 写入 0x16aa0000、0x16aa0011，触发看门狗复位。之后核心在 wfi 里等待复位发生。

  5. 复位后核心以 RV64 模式从 f101_rv64_entry 开始执行。这段入口代码必须是裸机器指令，因为 SyterKit 本身是按 RV32 编译的，编译器不会为它生成 RV64 代码。五个字依次是：

    指令字汇编作用
    0x00000513addi a0, zero, 0a0 = 0，hart ID
    0x40f405b7lui a1, 0x40f40a1 = 0x40f40000，设备树地址
    0x40f802b7lui t0, 0x40f80t0 = 0x40f80000，OpenSBI 地址
    0x0000100ffence.i同步指令流
    0x00028067jr t0跳到 OpenSBI

  6. OpenSBI（fw_jump）按构建时写死的 FW_JUMP_ADDR=0x40000000，把控制权交给 RAM 起始处的 Linux Image，内核拿到的设备树就是 a1 里的那份。

所以 RV32 版和 RV64I 版的差别只在最后一步：spinor-boot 直接跳到 OpenSBI，spinor-boot-rv64i 则先经过一次复位再跳。入口代码里的设备树和 OpenSBI 地址是写死的，所以 OpenSBI 必须放在 0x40f80000，并且要用 RV64I 版本。

启动方法

Section titled “启动方法”
  1. 按本文下面各节构建 RV64I 的 fw_jump、内核、设备树和根文件系统。
  2. 按 打包与烧录 拼成 yuzukineko-manual-rv64.img 并整片烧录，或按分段烧录写入各组件。
  3. 复位板子，用 115200 8N1 连接 UART1。SyterKit 会自动从 NOR 读出各组件并启动，不需要在串口上输入命令。

载入失败时

Section titled “载入失败时”

如果串口上出现 SPI NOR boot failed; load images and run 'boot'，说明 SyterKit 没能从 NOR 读出或校验各组件，它会停在串口命令行。把三个文件放进 RAM 的下列地址，再在命令行输入 boot：

内容RAM 地址
设备树0x40f40000
OpenSBI fw_jump0x40f80000
Linux Image0x40000000
boot

构建 OpenSBI

Section titled “构建 OpenSBI”

把 --arch 换成 rv64，输出在 opensbi/build/sun252i-f101-rv64/：

终端窗口
cd opensbi
mkdir -p build
./build.sh --arch rv64 $HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-6.6.0-glibc-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu-
cd ..

产物是 opensbi/build/sun252i-f101-rv64/platform/generic/firmware/fw_jump.bin，268,728 字节，预留区 512 KiB。build.sh 传给 OpenSBI 的三个参数分别是：

参数值
PLATFORM_RISCV_XLEN64
PLATFORM_RISCV_ABIlp64
PLATFORM_RISCV_ISArv64imafdcv_zicsr_zifencei_xtheadcmo_xtheadsync

构建内核

Section titled “构建内核”

换成 RV64 的 defconfig 和设备树，输出到 build/kernel-rv64：

终端窗口
cd linux-mainline
make O=../build/kernel-rv64 ARCH=riscv CROSS_COMPILE=$HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-6.6.0-glibc-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu- sun252i_f101_rv64_yuzukineko_defconfig
scripts/kconfig/merge_config.sh -m -O ../build/kernel-rv64 ../build/kernel-rv64/.config ../buildroot-external-yuzukihd/board/yuzukihd/yuzukineko/scripts/linux-nor.fragment
make O=../build/kernel-rv64 ARCH=riscv CROSS_COMPILE=$HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-6.6.0-glibc-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu- olddefconfig
make -j8 O=../build/kernel-rv64 ARCH=riscv CROSS_COMPILE=$HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-6.6.0-glibc-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu- Image allwinner/sun252i-f101-yuzukineko-rv64i.dtb
cd ..

产物在 build/kernel-rv64/arch/riscv/boot/：

文件大小（字节）预留区
Image5,791,0006 MiB
dts/allwinner/sun252i-f101-yuzukineko-rv64i.dtb10,472256 KiB

构建根文件系统

Section titled “构建根文件系统”

BusyBox 要重新编成 64 位。步骤和 RV32 页一样，把 rv32 换成 rv64，编译选项换成 -march=rv64imafdc -mabi=lp64d：

终端窗口
cd busybox-1.38.0
mkdir -p ../build/busybox-rv64
make O=../build/busybox-rv64 ARCH=riscv CROSS_COMPILE=$HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-6.6.0-glibc-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu- defconfig
sed -i 's/^# CONFIG_STATIC is not set/CONFIG_STATIC=y/' ../build/busybox-rv64/.config
sed -i 's/^# CONFIG_FLASH_ERASEALL is not set/CONFIG_FLASH_ERASEALL=y/' ../build/busybox-rv64/.config
sed -i 's/^CONFIG_EXTRA_CFLAGS=""/CONFIG_EXTRA_CFLAGS="-march=rv64imafdc -mabi=lp64d"/' ../build/busybox-rv64/.config
sed -i 's/^CONFIG_EXTRA_LDFLAGS=""/CONFIG_EXTRA_LDFLAGS="-march=rv64imafdc -mabi=lp64d"/' ../build/busybox-rv64/.config
make O=../build/busybox-rv64 ARCH=riscv CROSS_COMPILE=$HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-6.6.0-glibc-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu- oldconfig < /dev/null
make -j8 O=../build/busybox-rv64 ARCH=riscv CROSS_COMPILE=$HOME/f101-linux/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-6.6.0-glibc-x86_64-V3.2.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu-
cd ..

file build/busybox-rv64/busybox 应显示 64-bit、statically linked。

根文件系统里除了 bin/busybox 这个二进制，其余目录和配置文件与 RV32 完全一样，不用再做一遍。直接复制 RV32 的目录，只替换二进制，再打包：

终端窗口
cp -a build/rootfs-rv32 build/rootfs-rv64
cp build/busybox-rv64/busybox build/rootfs-rv64/bin/busybox
mksquashfs build/rootfs-rv64 build/rootfs-rv64.squashfs -comp xz -all-root -noappend -no-progress -p "dev/console c 600 0 0 5 1" -p "dev/null c 666 0 0 1 3"
ls -l build/rootfs-rv64.squashfs

这一步要求已经按 RV32 页做完根文件系统。不要对 RV64 重新执行 make ... install：它会把自定义的 /sbin/init 换回指向 BusyBox 的符号链接。

产物是 1,081,344 字节，预留区 8,585,216 字节。

打包与烧录

Section titled “打包与烧录”

偏移和 RV32 完全一样，只是文件换成 RV64 的：

终端窗口
head -c 16777216 /dev/zero | tr '\000' '\377' > build/yuzukineko-manual-rv64.img
dd if=build/syterkit/build/yuzukineko/app_sram/spinor-boot-rv64i/spinor-boot-rv64i_spi.bin of=build/yuzukineko-manual-rv64.img bs=1 seek=0 conv=notrunc status=none
dd if=build/kernel-rv64/arch/riscv/boot/dts/allwinner/sun252i-f101-yuzukineko-rv64i.dtb of=build/yuzukineko-manual-rv64.img bs=1 seek=$((0x10000)) conv=notrunc status=none
dd if=opensbi/build/sun252i-f101-rv64/platform/generic/firmware/fw_jump.bin of=build/yuzukineko-manual-rv64.img bs=1 seek=$((0x50000)) conv=notrunc status=none
dd if=build/kernel-rv64/arch/riscv/boot/Image of=build/yuzukineko-manual-rv64.img bs=1 seek=$((0xd0000)) conv=notrunc status=none
dd if=build/rootfs-rv64.squashfs of=build/yuzukineko-manual-rv64.img bs=1 seek=$((0x6d0000)) conv=notrunc status=none
ls -l build/yuzukineko-manual-rv64.img
sha256sum build/yuzukineko-manual-rv64.img

整片烧录和 RV32 页相同，把镜像文件名换成 build/yuzukineko-manual-rv64.img。分段烧录时，每个文件换成上面 dd 用的 RV64 文件，偏移不变。

板子上已经是 RV64I 镜像时，可以只替换某个组件；但要从 RV32 换成 RV64I，请整片烧录。

启动

Section titled “启动”

烧录完成并复位后，用 115200 8N1 连接 UART1。串口参数、登录方式和首次启动的说明与 RV32 相同，见 预编译镜像。