Phytium-Standalone-SDK

v0.1.6 ReleaseNote

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1. 介绍

本项目发布了 Phytium 系列 CPU 的 BSP 源码，Baremetal 参考例程及其配置编译工具

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2. 安装方法

2.1 获取SDK的开发环境

• 按照不同开发平台获取DEV压缩包

• Windows10

提取码：WX64

• Ubuntu 20.04 x86_64

提取码：LX64

• Ubuntu/Kylis OS aarch64

提取码：LA64

Q：如何解压SDK开发环境压缩包

Windows环境下可以用通用的unzip工具解压，如7zip和winrar

Linux/KylinOS环境下可以用unzip命令解压

2.2 安装SDK开发环境

对于Windows 10平台，2.1章节的开发环境压缩包中通过msys2控制台提供了git工具

对于Linux/KylinOS平台，可以通过sudo apt-get install build-essential安装git等工具

2.2.1 Windows 10

• Windows10下使用SDK依赖Msys2, 推荐使用2.1章提供的开发环境, 也可以参考2.3章手动安装Msys2
• (1). 添加Windows环境变量，PHYTIUM_DEV_PATH(环境变量名不能自定义)，例如，指向文件夹E:\phytium-dev-windows-nt（可以自定义）

• (2). 进入DEV目录，双击脚本run_msys2.cmd, 进入msys2控制台, 运行source ./update_sdk_dev.sh，安装开发环境

2.2.2 Kylin OS/Ubuntu 20.04

• (1). 解压开发环境压缩包，形成DEV目录

• (2). 进入DEV目录，运行source ./update_sdk_dev.sh，安装开发环境

2.2.3 检查安装是否成功

• 打印下列环境变量，观察各变量是否存在，指向的目录是否正确

PHYTIUM_DEV_PATH指向DEV目录

STANDALONE_SDK_ROOT指向SDK源文件目录

AARCH32_CROSS_PATH指向32位交叉编译链目录

AARCH64_CROSS_PATH指向64位交叉编译链目录

echo $PHYTIUM_DEV_PATH $STANDALONE_SDK_ROOT $AARCH32_CROSS_PATH $AARCH64_CROSS_PATH 

2.3 Windows 10安装Msys2（可选）

• (1). 获取Windows环境安装包

提取码：MGW6

• msys2, msys2-x86_64-20210725.exe

• mingw64-arm交叉编译链, gcc-arm-10.3-2021.07-mingw-w64-i686-arm-none-eabi.tar.xz, gcc-arm-10.3-2021.07-mingw-w64-i686-aarch64-none-elf.tar.xz

• tftp工具，tftp.zip

• (2). 创建Windows集成开发环境（DEV目录），如D:/phytium-dev, 将DEV目录添加在Windows环境变量中，变量名为PHYTIUM_DEV_PATH，如下图所示，保存环境变量，

对于Windows 10，在桌面左下角系统搜索框中输入“环境变量”即可进入环境变量编辑界面

DEV目录中不要留空格

• (3). 保存DEV环境变量后，打开一个控制台，输入echo %PHYTIUM_DEV_PATH%，检查环境变量是否设置成功，

• (4). 双击msys2-x86_64-20210725.exe，设置Msys2的安装路径在DEV路径下，其余设置按默认安装，注意安装完成后不要马上启动，最后一步取消勾选“马上启动Msys2”

• (5). Msys2安装完成后，需要添加国内软件源，否则下载速度会很慢，进入D:\phytium-dev\msys64\etc\pacman.d目录下，找到以下三个文件，在文件末尾分别添加对应的软件源

• mirrorlist.mingw32

Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/msys2/mingw/i686

• mirrorlist.mingw64

Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/msys2/mingw/x86_64

• mirrorlist.msys

Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/msys2/msys/$arch

• (6). 进入D:\phytium-dev\msys64目录，双击msys2_shell.cmd启动运行Msys2，输入以下命令，更新Msys2软件，安装必要组件

如果执行失败，可以多次尝试，直到没有报错

安装过程全部选用默认方式default或选择y，注意如果没有default = all，需要输入y

$ pacman -Syu
$ pacman -S  mingw-w64-x86_64-toolchain
$ pacman -S  base-devel git python3 python3-pip

• (7). 运行以下命令，检查组件是否安装完全

$ pacman -Q make git wget python3 python3-pip

2.4 卸载开发环境

• 在DEV目录下双击run_msys2.cmd, 启动Msys2控制台，在控制台输入./uninstall.py完成SDK卸载

• 在Msys2控制台运行rm /etc/profile.d/phytium_standalone_sdk.sh，删除SDK配置文件

• 在DEV目录D:\phytium-dev\tftp下以管理员权限打开Windows命令行中断，运行uninstall.cmd完成Tftd卸载

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3. 使用方法

3.1 新建一个 baremetal 应用工程

3.1.1 选择工程模板

• 复制~/standalone-sdk/example/template目录，作为 baremetal 应用工程

* 表示可选文件/目录

$ ls
Kconfig       --> 应用工程配置menu文件
makefile      --> makefile
main.c        --> 包含main函数
sdkconfig     --> 配置输出
sdkconfig.h   --> 配置输出
inc           --> 用户头文件*
src           --> 用户源文件*

请注意使用小写makefile，使用Makefile在部分平台不能被识别

3.1.2 选择目标平台

• 切换目标平台, e.g FT2000/4 AARCH32, 加载默认配置

make config_ft2004_aarch32

使用FT2000-4作为目标编译平台，通过make config_ft2004_aarch32和make config_ft2004_aarch64加载默认配置

使用D2000作为目标编译平台，通过make config_d2000_aarch32和make config_d2000_aarch64加载默认配置

• 编译应用工程, 生成*.bin文件用于下载到开发板

$ make
$ ls
template.bin   --> 二进制文件
template.dis   --> 反汇编文件
template.elf   --> ELF文件
template.map   --> 内存布局文件

3.2 快速使用例程

~/standalone-sdk/example/aarch32_hello_world

3.3 下载镜像跳转启动

3.3.1 在 host 侧（Ubuntu 20.04）配置 tftp 服务

• 在开发环境host侧安装tftp服务

sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa
sudo apt-get install xinetd

• 新建 tftboot 目录, /mnt/d/tftboot, 确保 tftboot 目录有执行权限chmod 777 /**/tftboot

• 配置主机 tftpboot 服务, 新建并配置文件/etc/xinetd.d/tftp

# /etc/xinetd.d/tftp

server tftp
{
  socket_type = dgram
  protocol = udp
  wait = yes
  user = root
  server =  /usr/sbin/in.tftpd
  server_args = -s /mnt/d/tftboot
  disable = no
  per_source = 11
  cps = 100 2
  flags = IPv4
}

• 启动主机tftp服务，生成默认配置

$ sudo service tftpd-hpa start

• 修改主机tftp配置，指向tftboot目录 修改/etc/default/tftpd-hpa

$ sudo nano /etc/default/tftpd-hpa
# /etc/default/tftpd-hpa

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/mnt/d/tftboot"
TFTP_ADDRESS=":69"
TFTP_OPTIONS="-l -c -s"

• 重启主机tftp服务

$ sudo service tftpd-hpa restart

• 测试主机tftp服务的可用性

  登录tftp服务，获取tftboot目录下的一个文件

$ tftp 192.168.4.50
tftp> get test1234
tftp> q

3.3.2 在 host 侧（Windows）配置 tftp 服务

• 将2.1.1章下载的tftp.zip解压到开发环境，如D:\phytium-dev\tftp
• 以管理员权限打开Windows cmd，进入D:\phytium-dev\tftp，运行.\reinstall.cmd完成Tftpd服务安装

• 之后每次使用前，进入Windows服务，手动将一下服务打开

• 进入SDK，双击D:\phytium-dev\phytium-standalone-sdk目录下的run_tftd.cmd，启动tftp工具，设置tftp目录和ip

• 将镜像文件放置在上图所示的%PHYTIUM_IDE_PATH%\tftp目录下，开发板即可通过tftpboot加载镜像

在template_mingw64工程中，通过定义USR_BOOT_DIR可以将编译的镜像自动拷贝带tftp目录下

3.3.3 配置开发板 ip，连通 host 下载启动镜像

• 将BIN文件或者ELF文件复制到tftpboot目录

$ cp ./baremetal.bin /mnt/d/tftboot

$ cp ./baremetal.elf /mnt/d/tftboot

• 连通开发板串口，进入u-boot界面，配置开发板ip，host侧ip和网关地址

# setenv ipaddr 192.168.4.20
# setenv serverip 192.168.4.50
# setenv gatewayip 192.168.4.1

镜像启动的地址为0x80100000, 对于BIN文件，需要直接加载到0x80100000，对于ELF文件，启动地址会自动获取，需要加载到DRAM中一段可用的地址，这里选择0x90100000

• 支持使用以下几种方式跳转启动
• 1. AARCH32/AARCH64支持加载BIN文件到启动地址，刷新缓存后，通过go命令跳转启动

# tftpboot 0x80100000 baremetal.bin
# dcache flush
# go 0x80100000

• 2. AARCH32/AARCH64支持加载ELF文件到DRAM，通过bootelf解析跳转启动

# tftpboot 0x90100000 baremetal.elf
# bootelf -p 0x90100000

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4. SDK 源代码结构

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├── Kconfig               --> 配置定义
├── LICENSE               --> 版权声明
├── README.md             --> 使用说明
├── arch                  
│   └── armv8             --> 架构相关
├── baremetal
│   └── example           --> 裸机例程
├── board                  
│   ├── d2000
│   ├── e2000
│   └── ft2004            --> 平台相关
├── common                
│   ├── f_printf.c
│   ├── f_printf.h
│   ├── fsleep.c
│   └── fsleep.h          --> 通用方法
├── configs
│   ├── ft2004_aarch32_defconfig
│   └── ft2004_aarch64_defconfig  --> 各平台默认配置
├── doc
│   ├── ChangeLog.md
│   └── system.dio        --> 文档和修改记录
├── drivers
│   ├── can
│   ├── dma
│   └── watchdog          --> 外设驱动
├── install.py            --> 安装脚本
├── lib             
│   ├── Kconfiglib
│   ├── lib.mk
│   ├── libc
│   └── nostdlib          --> 依赖库
├── make
│   ├── build_baremetal.mk
│   ├── buildinfo.mk
│   ├── complier.mk
│   └── preconfig.mk      --> 编译脚本和链接脚本
├── requirements.txt      --> python环境依赖组件
├── scripts
├── standalone.mk
├── third-party
│   ├── letter-shell-3.1
│   └── yaffs2            --> 第三方库
├── tools
└── uninstall.py          --> 卸载脚本

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5. 硬件平台

5.1 FT2000-4

FT-2000/4 是一款面向桌面应用的高性能通用 4 核处理器。每 2 个核构成 1 个处理器核簇（Cluster），并共享 L2 Cache。主要技术特征如下：

• 兼容 ARM v8 64 位指令系统，兼容 32 位指令
• 支持单精度、双精度浮点运算指令
• 支持 ASIMD 处理指令
• 集成 2 个 DDR4 通道，可对 DDR 存储数据进行实时加密
• 集成 34 Lane PCIE3.0 接口：2 个 X16（每个可拆分成 2 个 X8），2 个 X1
• 集成 2 个 GMAC，RGMII 接口，支持 10/100/1000 自适应
• 集成 1 个 SD 卡控制器，兼容 SD 2.0 规范
• 集成 1 个 HDAudio，支持音频输出，可同时支持最多 4 个 Codec
• 集成 SM2、SM3、SM4 模块
• 集成 4 个 UART，1 个 LPC，32 个 GPIO，4 个 I2C，1 个 QSPI，2 个通 用 SPI，2 个 WDT，16 个外部中断（和 GPIO 共用 IO）
• 集成温度传感器

5.2 D2000

D2000 是一款面向桌面应用的高性能通用 8 核处理器。每 2 个核构成 1 个处理器核簇（Cluster），并共享 L2 Cache。存储系统包含 Cache 子系统和 DDR，I/O 系统包含 PCIe、高速 IO 子系统、千兆位以太网 GMAC 和低速 IO 子系统，主要技术特征如下，

• 兼容 ARM v8 64 位指令系统，兼容 32 位指令
• 支持单精度、双精度浮点运算指令
• 支持 ASIMD 处理指令
• 集成 2 个 DDR 通道，支持 DDR4 和 LPDDR4，可对 DDR 存储数据进行实时加密
• 集成 34 Lane PCIE3.0 接口：2 个 X16（每个可拆分成 2 个 X8），2 个 X1
• 集成 2 个 GMAC，RGMII 接口，支持 10/100/1000 自适应
• 集成 1 个 SD 卡控制器，兼容 SD 2.0 规范
• 集成 1 个 HDAudio，支持音频输出，可同时支持最多 4 个 Codec
• 集成 SM2、SM3、SM4、SM9 模块
• 集成 4 个 UART，1 个 LPC，32 个 GPIO，4 个 I2C，1 个 QSPI，2 个通用 SPI，2 个 WDT，16 个外部中断（和 GPIO 共用 IO）
• 集成 2 个温度传感器

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6. 支持情况

6.1 外设驱动支持情况

Hardware Interface	Platform Supported	Platform Developing	Component
Generic Intrrupt Controller v3	FT2000/4 E2000 D2000		gic/gicv3
Generic Timer	FT2000/4 E2000 D2000		generic_timer
UART (PrimeCell PL011)	FT2000/4 E2000 D2000		usart/pl011_uart
10/100/1000MB-ETHERNET	FT2000/4 D2000	E2000	eth/f_gmac
CAN	FT2000/4	E2000	can/ft_can
GPIO	FT2000/4 E2000 D2000		gpio/f_gpio
I2C	FT2000/4 D2000	E2000	i2c/dw_i2c
IOMUX	FT2000/4 D2000		iomux/f_iomux
QSPI (Nor Flash)	FT2000/4 D2000	E2000	qspi/nor_qspi
SPI	FT2000/4 D2000	E2000	spi/f_spi
TIMER & TACHO	E2000		timer/hw_timer_tacho
SDMMC	FT2000/4 D2000		mmc/f_sdmmc
PCIE	FT2000/4	E2000 D2000	pcie/fpcie
GDMA	E2000		dma/gdma
WDT	FT2000/4 D2000 E2000		watchdog/fwdt
NAND		E2000	nand/fnand

Third-Party	Platform Supported	Platform Developing	Component
LWIP 2.1.2	FT2000/4 D2000	E2000	lwip-2.1.2
Letter shell 3.1	FT2000/4 D2000	E2000	letter-shell-3.1
Libmetal 1.0.0	FT2000/4 D2000	E2000	libmetal-1.0.0
Sdmmc	FT2000/4 D2000	E2000	sdmmc
Yaffs2		E2000

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7. 参考资源

• ARM Architecture Reference Manual
• ARM Cortex-A Series Programmer’s Guide
• Programmer Guide for ARMv8-A
• ARM System Developers Guide Designing and Optimizing System Software
• FT-2000／4 软件编程手册-V1.4
• D2000 软件编程手册-V1.0
• Bare-metal programming for ARM —— A hands-on guide
• Using the GNU Compiler Collection
• Using ld, The GNU Linker
• Using as, The GNU Assembler
• Armv8-A memory model guide

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8. 贡献方法

请联系飞腾嵌入式软件部

huanghe@phytium.com.cn

zhugengyu@phytium.com.cn

wangxiaodong1030@phytium.com.cn

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9. 许可协议

Apache-2.0