OpenRisc-67-OR的汇编

引言

之前我们写过OR的裸机程序，写过基于OR的linux设备驱动程序，也反汇编过OR的机器码。

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測试。


1，基本思想

要想了解OR的指令集，事实上仅仅要查查OpenRISC architecture manual就能够了，可是不是最好的熟悉方式，也没有必要将其全部指令集记下来。我觉得，通过一个实际的project或者样例，从中了解OR的指令集是比較好的一种方式。

那么，通过什么样例呢？

一般RISC的指令集包含，运算指令，分支指令，和訪存指令，三类。所以我们这个实验最好能用到这三类指令，碰巧，我近期在測试DDR控制器，所以我们以下将通过一个读写内存的样例来熟悉OR的指令集。


2，实验步骤

2.1实验准备

在開始编码之前，我们首先须要考虑例如以下几个问题：

a，怎样对汇编源程序（.S文件）进行编译，生成机器码。

b，怎样载入机器码使OR的指令总线能读到。

c，怎样查看机器码的执行过程和结果。


依据前面，我们积累下来的经验，可知，利用bootrom进行RTL仿真，能够非常好的解决上面三个问题。而且都是自己主动化的。



2.2 实验步骤

在了解并攻克了上面几个问题之后，剩下的就是详细的操作了。

a，改动soc-design/orpsocv2/sw/bootrom文件夹下的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，改动soc-design/orpsocv2/sw/bootrom文件夹下的bootrom.S

这个文件，是须要我们自己手动编写OR的汇编了。

须要注意的有几点。

首先，怎样让仿真自己主动退出：使用“l.nop 1”这条指令，详细原因可參考or1200_monitor.v文件里的相关内容。

其次，怎样推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，都非常easy理解，唯一须要注意的是OR支持延迟槽。

以下是详细代码清单：


//////////////////////////////////////////////////////////////////////
///                                                               //// 
/// 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语言裸机測试文件夹和程序

因为我们想利用ORPSoC现成的測试环境，所以我们还须要编写一个假的，仅仅是为了满足原有的測试环境的文件夹和文件。

在soc-design/orpsocv2/board/xilinx/ml501/sw/tests文件夹下创建文件夹和文件：


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;
}


因为我们仅仅执行bootrom.S中的指令，所以mem.c里面写什么语句不重要。


d，測试与验证

完毕编码之后，我们就能够执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，这里反复例如以下：

在 soc-design/orpsocv2/board/xilinx/ml501/sim/run文件夹下执行例如以下：


make rtl-test TEST=mem VCD=1


非常快，我们就能够仿真结束，然后，我们就能够查看仿真日志文件和仿真波形。

从中能够看出，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，对全部外设（uart，i2c，vga......）的控制都能够通过load/store来完毕，和读写内存的实质是全然同样的，所以，通过上面的汇编，我们仅仅要改变一下读写地址改动成相应外设的地址，我们就能够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easy的事情，这就须要详细阅读OR的架构手冊，掌握GPR和SPR的用法。甚至，我们还要查看or32-elf-asm来了解更准确的OR的指令集。



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