Linux下MIPS RISC-V开发环境部署记录

发布于 — 2022 年 11 月 04 日

本节任务

  1. 安装Linux操作系统（本文采用Ubuntu Desktop x86_64 20.04）
  2. 安装设计软件：Xilinx ISE 14.7、Xilinx Vivado 2020.2
  3. 安装MIPS开发工具：Codescape MIPS SDK、QtSpim
  4. 安装开发板调试工具：Digilent Adept System
  5. 调通shell调试环境

一、安装Linux操作系统

1. 选择Linux进行课程学习的原因

  • 目前的主流Windows系统（Windows10、Windows11）越来越无法兼容之前的软件和开发板，反倒Linux主流发行版仍对这些软件和设备保持了较好的兼容性。
    • 以Xilinx ISE 14.7为例，在Windows 10上需要手动修改才能运行大部分功能（PlanAhead等部分功能似乎无法运行），在Windows 11上ISE则根本无法启动，报错Microsoft Visual C++ Redistributable 2008未安装（实际已安装）(3月8日更新: 有方法称可以将程序启动时运行的settings64改为settings32解决)。
    • 本文会简单给出Windows下的环境部署思路。
  • 使用Linux将为之后Linux相关开发带来方便，使用Linux也可能更好发挥系统性能（但没有明确事实依据，且此处仅指直接安装）

2. 安装

3. 安装注意事项

  • 所需空间大小: 尽可能保证不小于200GB
  • 分区方案: 建议选择自动分区或只建立一个根目录挂载点/，如果要建立多个挂载点，可以参考这篇文章。本课程软件多安装在/opt目录下，未单独建立挂载点时,该目录归属于/，故请适当调大/的容量。如果单独建立/opt挂载点，也请适当调大该挂载点容量
  • 烧录U盘时，尽量选择质量好速度快的U盘，否则会增加系统出错几率。

4. Linux常用软件

二、安装设计软件

（一） Xilinx ISE 14.7

  1. 下载：Xilinx官网（需注册账号）

  2. 安装：

    • Windows安装

    • Linux 安装: https://blog.csdn.net/ixunmo/article/details/82194896

      注：

      • 若Ubuntu下安装程序报错无法运行，一般是因为缺少相关运行库。笔者安装时缺少libncurses5，sudo apt-get install libncurses5然后重新启动即可解决

      • 如果你使用其它Linux发行版出现Segmentation Faults错误，请尝试如下解决方案（若无效，建议查找日志人工排错或直接换发行版（Ubuntu 20.04实测可以安装））:

        1. ‘unset KDE_SESSION_VERSION’ Run this command in the same terminal you are starting ISE. Surpisingly, it can solve a whole lot of problems with weird segfaults – be it installer, simulator or project manager.
        2. LD_PRELOAD With this command you can force linker to use selected library version instead of version bundled with ISE. Especially useful when replacing libstdc++.so.6 or Qt libraries. Below is small scripts that takes care of it:
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        #!/bin/bash
ISE_DS_DIR=/opt/Xilinx/13.4/ISE_DS

#prevent segmentation faults
unset KDE_SESSION_VERSION

cd "$ISE_DS_DIR"
source "$ISE_DS_DIR"/settings64.sh

# reset locale to English to fix decimal/comma seperation
export LANG=''

# fix missing symbol problems (linker bugs?) at cost of longer startup of each process
# can help if e.g. Core Generator isn't starting when modyfying generated core
# otherwise, leave it commented
#export LD_BIND_NOW=true

# forcing particular lib version is particularly useful when trying to run ISim,
# or using external editor instead of Xilinx's NOTEPAD
# but sometimes (depending on moon phase and weather) may break something
LD_PRELOAD=/usr/lib64/libstdc\+\+.so.6 "$ISE_DS_DIR"/ISE/bin/lin64/ise
#"$ISE_DS_DIR"/ISE/bin/lin64/ise

#TASKS:
# -check sysgen/settings(32/64).sh file for correct library paths (missing lin/lin64 part)

（二） Vivado 2020.2

  1. 注：安装之前，请先搜索你要安装的Vivado版本是否支持你的开发板（Vivado 2020.2是支持Basys3的最后版本）
  2. 下载：Xilinx官网
  3. 安装: 在安装文件解压目录终端下输入sudo ./xsetup即可开始安装，理论上应该不会遇到任何问题

三、安装MIPS开发工具

（一）Codescape MIPS SDK

  1. 下载: MIPS官网，推荐下载离线安装程序。

  2. sudo运行安装程序即可，安装时请勾选Bare Metal Toolchain下的全部内容，如果要进行Linux嵌入式开发，那GNU Linux Toolchain下的内容也要勾上。

  3. 参考下面内容创建环境变量设置脚本

    #!/bin/bash
MIPS_TOOLCHAIN_DIR=/opt/imgtec/Toolchains
MIPS_TOOLCHAIN_VER=2017.10.05
MIPS_ARCHITECTURE=mti
# Available MIPS Architecture: mti, img
# MIPS-MTI supports MIPS32R2 and MIPS64R2 through to MIPS32R5 and MIPS64R5 as well as the MicroMIPS ASE for each of those architectures.
# MIPS-IMG supports New for MIPS32R6 and MIPS64R6 as well as the MicroMIPS ASE for each of these architectures.
# MIPS_TOOLCHAIN_VER2=2020.06.01
export MIPS_ELF_ROOT="$MIPS_TOOLCHAIN_DIR"/"mips-$MIPS_ARCHITECTURE-elf"/"$MIPS_TOOLCHAIN_VER"/
export MIPS_LINUX_GNU_ROOT="$MIPS_TOOLCHAIN_DIR"/"mips-$MIPS_ARCHITECTURE-linux-gnu"/"$MIPS_TOOLCHAIN_VER"/
## Optional: Add mips-gcc to PATH
# export PATH=$PATH:"$MIPS_TOOLCHAIN_DIR"/"mips-$MIPS_ARCHITECTURE-elf"/"$MIPS_TOOLCHAIN_VER"/bin

    MIPS Toolchain mti和img的区别可以看这里

（二）QtSpim

四、安装开发板调试工具（以Adept System为例）

  1. 下载: 到Digilent官网下载Adept Runtime、Adept Utilities和Adept SDK。Windows可通过这个链接下载
  2. 安装: sudo dpkg -i/sudo yum install/sudo dnf install安装Adept Runtime和Adept Utilities，解压Adept SDK后sudo ./install.sh安装Adept SDK。

五、调通Shell开发环境

（一）烧写bit文件

  1. 启动开发板，将其连接到你的计算机
  2. shell中输入djtgcfg enum检测可用设备
  3. 查找JTAG: djtgcfg init -d <DeviceName>
  4. 烧写bit文件: djtgcfg prog -d <DeviceName> -i <index> -f <FileName>
    • 对只有一个JTAG的设备来说，<index>的值为0，代表执行djtgcfg init时列出的第1个JTAG
    • bit文件可从你的课程老师/开发板官网例程/GitHub等处获得

（二） 通过UART串口上载.rec程序到开发板

  1. 编译: cd到例程目录，make clean后执行make
    • 如果提示找不到MIPS Toolchain/环境变量未设置，请参考上方3.1.3 设置Codescape MIPS SDK环境变量
    • 如果make时报错说../usr/bin/ld: cannot find -lxxx，说明缺少相应的库
      • 可尝试使用apt install libxxx(其中xxx为报错时给出的参数)解决
      • 也可找到/手动下载相应的库然后放到/链接到<你的MIPS_Toolchain目录>/……/usr/lib
      • 笔者编译时遇到报错../usr/bin/ld: cannot find -lfdc，检查发现使用的makefile是针对WIndows平台的，对应的Windows MIPS SDK中自带了libfdc库，而Linux安装时没发现这个库，如果你也遇到了这个问题，可以点此下载libfdc源代码，解压后将addon文件夹移动到你的MIPS Toolchain目录/mips-mti-elf/Toolchain版本号/share/mips/即可解决
  2. 通过串口连接设备并上载程序