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#### 参考资料
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[FU540-C000-v1.0](https://static.dev.sifive.com/FU540-C000-v1.0.pdf)
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[Getting-Started-Guide](https://static.dev.sifive.com/HiFive-Unleashed-Getting-Started-Guide-v1p1.pdf)
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#### 简介
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HiFive Unleashed是U540 Soc的Linux开发平台，是一个多核RISC-V SoC。硬件配置如下：
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| 硬件 | 属性 | 手册对应章节 |
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| ------------ | ------------------------------------------ | ------------ |
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| 内存 | 8G DDR4 | 5, 12, 20 |
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| 以太网端口 | 千兆 | 19 |
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| JTAG接口 | 用于调试 | 23, 34 |
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| ChipLink | TileLink协议的片外串行化 | 22 |
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| SD卡槽 | | |
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| PCIe | FMC + 低速I/O扩展 | |
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| E51 Core 0 | RV64IMAC，(M,U mode)，监控核 | 3 |
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| U54 Core 1-4 | RV64GC，(M,S,U mode)，应用核 | 4 |
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| L2 cache | 2M | 11 |
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| 中断 | 平台级中断控制器PLIC，计时器中断，软件中断 | 8, 9, 10 |
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| 串口 | uart0, uart1 | 13 |
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| QSPI 0-3 | 串行外部接口 | 16 |
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| PWM 0-1 | 脉冲宽度调制器 | 14 |
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| I2C 0 | 集成电路控制器 | 15 |
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| GPIO | 通用I/O引脚 | 17 |
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| OTP | 一次可编程存储器 | 18 |
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需要：开发板，USB线，电源适配器，可选配网线或FMC扩展卡
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#### 时钟和复位(手册第7章)
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时钟和复位是通过电源复位时钟中断(PRCI)架构来管理的。
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#### 启动过程(手册第6章)
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FU540-C000支持从多种源来启动，这是通过模式选择(MSEL[3:0])引脚来实现的。而3个QSPI接口则控制从哪里下载media(SPI flash或SD卡)。
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| MSEL | FSBL的位置 | BBL的位置 | 作用 |
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| ---- | -------------- | -------------- | --------------------------------- |
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| 0000 | - | - | 无限循环等待调试 |
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| 0001 | - | - | 跳至0x2000_0000(内存映射OSPI0) |
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| 0010 | - | - | 跳至0x3000_0000(内存映射OSPI1) |
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| 0011 | - | - | 跳至0x4000_0000(未缓存的ChipLink) |
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| 0100 | - | - | 跳至0x6000_0000(缓存的ChipLink) |
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| 0101 | QSPI0 x1 flash | QSPI0 x1 flash | - |
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| 0110 | QSPI0 x4 flash | QSPI0 x4 flash | 从flash 获取镜像 |
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| 0111 | QSPI1 x4 flash | QSPI1 x4 flash | - |
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| 1000 | QSPI1 x1 SD | QSPI1 x1 SD | - |
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| 1001 | QSPI2 x1 flash | QSPI2 x1 flash | - |
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| 1010 | QSPI0 x4 flash | QSPI1 x1 SD | - |
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| 1011 | QSPI2 x1 SD | QSPI2 x1 SD | 从SD卡获取镜像 |
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| 1100 | QSPI1 x1 flash | QSPI2 x1 SD | - |
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| 1101 | QSPI1 x4 flash | QSPI2 x1 SD | - |
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| 1110 | QSPI0 x1 flash | QSPI2 x1 SD | - |
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| 1111 | QSPI0 x4 flash | QSPI2 x1 SD | 默认启动模式 |
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##### 1. 复位向量
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一加电，所有的核都跳到ROM 0x1004处执行，ROM中的内容如下：
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```
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0x1000 MSEL的值
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0x1004 auipc t0, 0 # t0保存了当前指令的地址，即0x1004
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0x1008 lw t1, -4(t0) # t1保存的内存0x1000的值，即MSEL的值
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0x100c slli t1, t1, 0x3 # t1 = t1 << 3，即8*t1
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0x1010 add t0, t0, t1 # t0 += t1
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0x1014 lw t0, 252(t0) # t0保存的内存地址0x1000+0x100+8*MSEL处的值
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0x1018 jr t0 # 实际上最终跳转的位置由MSEL的值决定
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```
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当MSEL>4的时候，均是跳转到ROM 0x1_0000处执行，即ZSBL。
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##### 2. ZSBL
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ZSBL是零阶段的引导程序，它负责从GPT下载FSBL。编号为0的核首先配置时钟分频器，然后寻找GUID为`5B193300-FC78-40CD-8002-E86C45580B47`的分区。它首先下载GPT头(位置在512字节～604字节)，然后依次扫描分区表直到找到分区，接下来将该分区的内容(即FSBL)下载到内存0x0800_0000处，最后跳转到该地址执行。
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ZSBL是通过MSEL的值来决定FSBL所在的分区的。
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##### 3. FSBL
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FSBL是第一阶段的引导，它负责将内核载入内存。
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- 通过配置和运行片上PLL将频率提升至1GHz。
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- 配置DDR PLL，以太网PHY和控制器。
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- 设置GEM，GXL，TX，PLL为125MHz并重置之。
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- 如果有外部PHY，重置之。
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- 从GUID号为`2E54B353-1271-4842-806F-E436D6AF69851`的分区下载BBL。
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- Scan OTP for the chip serial number
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- 将DTB复制到内存
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- 跳转到`0x8000_0000`
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FSBL通过MSEL的值来寻找BBL所在的分区。
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##### 4. BBL
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BBL在`0x8000_0000`，它提供SBI并模拟RISC-V指令。Linux在`0xffff_ffe0_0000_0000`处。
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##### 5. 启动方法
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- Flash Bit-Banged x1
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- Flash 内存映射x1
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- Flash 内存映射x4
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- SD卡Bit-Banged x1
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#### 软件开发流程
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1. 安装需要的包
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```shell
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sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev bc bison \
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build-essential curl flex gawk gdisk git gperf libgmp-dev \
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libmpc-dev libmpfr-dev libncurses-dev libssl-dev libtool \
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patchutils python screen texinfo unzip zlib1g-dev
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```
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2. 安装free-u-sdk
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```shell
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git clone https://github.com/sifive/freedom-u-sdk.git
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cd freedom-u-sdk
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git submodule update --init --recursive
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unset RISCV
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make
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```
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编译时问题解决：
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- `Unescaped left brace in regex is illegal here in regex; marked by <-- HERE in m/\${ <-- HERE (\[^ \t=:+{}]+)}/ at /data/szx/Code/freedom-u-sdk/work/buildroot_initramfs/host/usr/bin/automake line 3936.`
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以上问题的解决方法：给大括号转义，变成如下形式`\{`
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- `./../misc/create_inode.c:395:18: error: conflicting types for ‘copy_file_range’`
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以上问题的解决方法：这是由于自定义函数和库函数重名了，解决方法就是给自定义函数换个名字。首先，通过grep命令找到所有定义和使用了copy_file_range函数的地方，然后把所有的copy_file_range函数更名为copy_file_chunk。2个文件共计8处需要修改。
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> 编译完毕，显示如下信息：
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>
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> This image has been generated for an ISA of rv64imafdc and an ABI of lp64d
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> Find the image in work/bbl.bin, which should be written to a boot partition
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>
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> To completely erase, reformat, and program a disk sdX, run:
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> sudo make DISK=/dev/sdX format-boot-loader
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> ... you will need gdisk and e2fsprogs installed
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3. 把镜像复制到SD卡
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```
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sudo umount /dev/exb # 假设SD卡名叫exb,先要从文件系统中卸载掉
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sudo gdisk /dev/exb # 为exb创建GPT
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# p打印分区信息，d删除分区，o清除所有分区数据，w写数据(即将更改作用于设备)
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sudo make DISK=/dev/exb format-boot-loader # 将系统写入SD卡
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```
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写卡时的问题与修复：
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- 写低速SD卡有可能会失败，多重复几次即可成功。
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4. 在开发板上运行镜像
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1. 拔电源，关开关。(关开关并不能代替拔电源。)
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2. 确保风扇已连接。
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3. 将DIP开关拔到左边(左边为1,右边为0)，使MSEL处于1111模式。这是默认的启动模式。
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4. 插入安装了BBL+Linux的SD卡。
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5. 连接网线和USB线。
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6. 插上电源，风扇开始转动。
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7. 打开开关，30秒后LED灯开始闪烁。
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有两种方式连到开发板，ssh和串口。串口慢且不能接收文件，应尽量选择ssh方式。
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- ssh连接
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电源开启后，默认的freedom-u-sdk镜像会通过DHCP获取IP地址，并开启ssh服务。
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`ssh root@ip地址`登陆，密码：sifive
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- USB连接
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`sudo screen /dev/ttyUSB1 115200`
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用户名：root，密码：sifive
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5. 在qemu中运行镜像
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`make qemu`
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编译时问题的解决：
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- `Unescaped left brace in regex is illegal here in regex; marked by <-- HERE in m/\${ <-- HERE ([^ \t=:+{}]+)}/ at /data/szx/Code/freedom-u-sdk/work/buildroot_rootfs/host/usr/bin/automake line 3936.`
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以上问题的解决方法依然是给大括号转义。
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- `./../misc/create_inode.c:395:18: error: conflicting types for ‘copy_file_range’`
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以上问题的解决方法依然是给本地函数重命名。
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#### 连接器引脚分配
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##### FMC
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FPGA Mezzanine Card
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##### 低速I/O扩展
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##### MicroUSB
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##### SD卡
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##### JTAG
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