hello world 基础应用
1.概述
本文将讲解如果在pc端使用交叉编译工具编译一个hello world的基础程序,并在大核rt-smart或小核linux上运行。
2.环境准备
2.1 硬件环境
- DshanPI-CanMV K230开发板
- Ubuntu PC 20.04
- Typec USB线 * 2 至少
- SD卡(如果使用SD卡启动,或软件需要访问SD卡)
2.2 软件环境
k230_sdk中提供了工具链,分别在如下路径。
- 大核rt-samrt工具链
k230_sdk/toolchain/riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu
- 小核linux工具链
k230_sdk/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-5.10.4-glibc-x86_64-V2.6.0
也可通过以下链接下载工具链
wget https://download.rt-thread.org/rt-smart/riscv64/riscv64-unknown-linux-musl-rv64imafdcv-lp64d-20230222.tar.bz2
wget https://occ-oss-prod.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/resource//1659325511536/Xuantie-900-gcc-linux-5.10.4-glibc-x86_64-V2.6.0-20220715.tar.gz
2.3 代码编写
在ubuntu上创建一个C文件hello.c并加入如下代码
#include <stdio.h>
int main (void)
{
printf("hello world\n");
return 0;
}
将hello.c放到与k230_sdk同一级目录下
canaan@develop:~/work$ ls
hello.c k230_sdk
2.4 编译适用于小核linux的可执行程序
k230_sdk/toolchain/Xuantie-900-gcc-linux-5.10.4-glibc-x86_64-V2.6.0/bin/riscv64-unknown-linux-gnu-gcc hello.c -o hello
2.5 编译适用于大核rt-smart的可执行程序
k230_sdk/toolchain/riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/bin/riscv64-unknown-linux-musl-gcc -o hello.o -c -mcmodel=medany -march=rv64imafdcv -mabi=lp64d hello.c
k230_sdk/toolchain/riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/bin/riscv64-unknown-linux-musl-gcc -o hello.elf -mcmodel=medany -march=rv64imafdcv -mabi=lp64d -T k230_sdk/src/big/mpp/userapps/sample/linker_scripts/riscv64/link.lds -Lk230_sdk/src/big/rt-smart/userapps/sdk/rt-thread/lib -Wl,--whole-archive -lrtthread -Wl,--no-whole-archive -n --static hello.o -Lk230_sdk/src/big/rt-smart/userapps/sdk/lib/risc-v/rv64 -Lk230_sdk/src/big/rt-smart/userapps/sdk/rt-thread/lib/risc-v/rv64 -Wl,--start-group -lrtthread -Wl,--end-group
其中第一行命令参数解析为:
-o hello.o
:指定输出文件名为hello.o
。-c
:只进行编译,不进行链接。-mcmodel=medany
:指定中等代码模型。-march=rv64imafdcv
:指定目标架构为 RISC-V 64 位,支持整数、乘除法、原子操作、浮点数、压缩指令和向量扩展。-mabi=lp64d
:指定应用二进制接口为 LP64D(64 位长整型和双精度浮点数)。hello.c
:输入的 C 源文件。
其中第二行命令参数解析为:
-o hello.elf
:指定输出文件名为hello.elf
。-mcmodel=medany
:指定中等代码模型。-march=rv64imafdcv
:指定目标架构为 RISC-V 64 位,支持整数、乘除法、原子操作、浮点数、压缩指令和向量扩展。-mabi=lp64d
:指定应用二进制接口为 LP64D(64 位长整型和双精度浮点数)。-T k230_sdk/src/big/mpp/userapps/sample/linker_scripts/riscv64/link.lds
:指定链接脚本文件。-Lk230_sdk/src/big/rt-smart/userapps/sdk/rt-thread/lib
:指定库文件搜索路径。-Wl,--whole-archive -lrtthread -Wl,--no-whole-archive
:将rtthread
库中的所有对象文件包含在链接中。-n
:生成静态可执行文件。--static
:静态链接所有库。hello.o
:输入的目标文件。-Lk230_sdk/src/big/rt-smart/userapps/sdk/lib/risc-v/rv64
和-Lk230_sdk/src/big/rt-smart/userapps/sdk/rt-thread/lib/risc-v/rv64
:指定额外的库文件搜索路径。-Wl,--start-group -lrtthread -Wl,--end-group
:将rtthread
库包含在链接中,并确保链接器正确处理库的依赖关系。
首先将 hello.c
编译成目标文件 hello.o
,然后将其链接成可执行文件 hello.elf
。
2.6 运行程序
将编译好的hello以及hello.elf拷贝到sd卡的vfat分区内(sd卡烧写完镜像后可以在pc端看到一个可用的盘符),或通过其他方式(参考sdk使用说明文档)将可执行程序拷贝到小核的/sharefs目录下。
- 开发板启动后,在小核端运行测试程序,小核启动后输入
root
进入控制台
Welcome to Buildroot
canaan login: root
[root@canaan ~ ]#cd /sharefs
[root@canaan /sharefs ]#./hello
hello world
- 在大核端运行测试程序
msh /sharefs>hello.elf
hello world
2.7 大核程序编译进阶
大核如果用musl-gcc直接编译的话,编译参数是比较多的,对于初学者来说很不方便,也不太好理解,当前sdk中提供了两种用于编译大核程序的方式,分别是scons和Makefile,这里我们介绍scons的编译方式,Makefile的编译构建较为复杂,不是rt-smart官方提供的编译方式,感兴趣的读者可参考src/big/mpp/userapps/sample
中的Makefile结构来编译。
到k230_sdk/src/big/rt-smart/userapps
目录下创建一个文件夹,命名为hello
cd k230_sdk/src/big/rt-smart/userapps
mkdir hello
cd hello
创建以下三个文件
- hello.c
- SConscript
# RT-Thread building script for component
from building import *
cwd = GetCurrentDir()
src = Glob('*.c')
CPPPATH = [cwd]
CPPDEFINES = [
'HAVE_CCONFIG_H',
]
group = DefineGroup('hello', src, depend=[''], CPPPATH=CPPPATH, CPPDEFINES=CPPDEFINES)
Return('group')
- SConstruct
import os
import sys
# add building.py path
sys.path = sys.path + [os.path.join('..','..','tools')]
from building import *
BuildApplication('hello', 'SConscript', usr_root = '../')
之后回到k230_sdk/src/big/rt-smart/
目录,配置环境变量
canaan@develop:~/k230_sdk/src/big/rt-smart$ source smart-env.sh riscv64
Arch => riscv64
CC => gcc
PREFIX => riscv64-unknown-linux-musl-
EXEC_PATH => /home/canaan/k230_sdk/src/big/rt-smart/../../../toolchain/riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/bin
进入k230_sdk/src/big/rt-smart/userapps
目录,编译程序
canaan@develop:~/k230_sdk/src/big/rt-smart/userapps$ scons --directory=hello
scons: Entering directory `/home/canaan/k230_sdk/src/big/rt-smart/userapps/hello'
scons: Reading SConscript files ...
scons: done reading SConscript files.
scons: Building targets ...
scons: building associated VariantDir targets: build/hello
CC build/hello/hello.o
LINK hello.elf
/home/canaan/k230_sdk/toolchain/riscv64-linux-musleabi_for_x86_64-pc-linux-gnu/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-linux-musl/12.0.1/../../../../riscv64-unknown-linux-musl/bin/ld: warning: hello.elf has a LOAD segment with RWX permissions
scons: done building targets.
编译好的程序在hello文件夹下
canaan@develop:~/k230_sdk/src/big/rt-smart/userapps$ ls hello/
build cconfig.h hello.c hello.elf SConscript SConstruct
之后即可将hello.elf拷贝到小核linux上,然后大核rt-smart通过/sharefs即可运行该程序
2.8 编译文件解析
2.8.1 SConscript
用于构建 RT-Thread 组件的脚本。它使用了一个名为 building
的模块来定义构建过程。
-
导入模块:
from building import *
这行代码导入了
building
模块中的所有内容。 -
获取当前目录:
cwd = GetCurrentDir()
这行代码获取当前工作目录的路径,并将其存储在变量
cwd
中。 -
获取所有
.c
文件:src = Glob('*.c')
这行代码使用
Glob
函数获取当前目录中所有扩展名为.c
的源文件,并将它们存储在变量src
中。 -
定义包含路径:
CPPPATH = [cwd]
这行代码将当前工作目录添加到包含路径列表
CPPPATH
中。 -
定义预处理器宏:
CPPDEFINES = [
'HAVE_CCONFIG_H',
]这行代码定义了一个预处理器宏
HAVE_CCONFIG_H
,并将其存储在列表CPPDEFINES
中。 -
定义构建组:
group = DefineGroup('hello', src, depend=[''], CPPPATH=CPPPATH, CPPDEFINES=CPPDEFINES)
这行代码使用
DefineGroup
函数定义了一个名为hello
的构建组。该组包含以下内容:src
:源文件列表。depend
:依赖项列表, 这里为空。CPPPATH
:包含路径列表。CPPDEFINES
:预处理器宏列表。
-
返回构建组:
Return('group')
这行代码返回定义的构建组
group
。
这段脚本的作用是定义一个名为 hello
的构建组,包含当前目录中的所有 .c
文件,并指定了一些包含路径和预处理器宏。
2.8.2 SConstruct
构建应用程序的脚本
-
导入模块:
import os
import sys这两行代码导入了
os
和sys
模块,分别用于与操作系统交互和操作 Python 解释器的环境。 -
添加
building.py
的路径:# add building.py path
sys.path = sys.path + [os.path.join('..','..','tools')]这行代码将
building.py
所在的目录路径添加到sys.path
中。os.path.join('..','..','tools')
生成相对路径../../tools
,表示从当前目录向上两级,然后进入tools
目录。 -
从
building
模块导入所有内容:from building import *
这行代码从
building
模块中导入所有内容。 -
构建应用程序:
BuildApplication('hello', 'SConscript', usr_root = '../')
这行代码调用
BuildApplication
函数来构建名为hello
的应用程序。参数解释如下:'hello'
:应用程序的名称。'SConscript'
:构建脚本文件的名称。usr_root = '../'
:用户根目录的路径,这里是相对路径../
,表示当前目录的上一级目录。
这段脚本的作用是设置构建环境并调用 BuildApplication
函数来构建一个名为 hello
的应用程序。