xiuos/Ubiquitous/XiZi_IIoT/board/rzg2ul-m33

从零开始构建矽璓工业物联操作系统：使用 RZ/G2UL 开发板的Cortex-M33核心

XiUOS (X Industrial Ubiquitous Operating System) 矽璓工业物联操作系统是一款面向工业物联场景的泛在操作系统，来自泛在操作系统研究计划。所谓泛在操作系统(UOS: Ubiquitous Operating Systems)，是支持互联网时代人机物融合泛在计算应用模式的新型操作系统，是传统操作系统概念的泛化与延伸。在泛在操作系统技术体系中，不同的泛在计算设备和泛在应用场景需要符合各自特性的不同UOS，XiUOS即是面向工业物联场景的一种UOS，主要由一个极简的微型实时操作系统(RTOS)内核和其上的智能工业物联框架构成，支持工业物联网(IIoT: Industrial Internet of Things)应用。

一、开发环境搭建

操作系统：Ubuntu 20.04 （Ubuntu 18.04也可以）

1、Ubuntu 20.04 换源 （Ubuntu 18.04可自行百度）

（1）、打开sources.list文件

sudo vim /etc/apt/sources.list

（2）、将以下内容复制到sources.list文件

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

（3）、更新源和系统软件

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

2、项目依赖包安装

$ sudo apt install build-essential pkg-config  git
$ sudo apt install gcc make libncurses5-dev openssl libssl-dev bison flex libelf-dev autoconf libtool gperf libc6-dev

3、开发工具安装

开发工具推荐使用 VSCode ，VScode下载地址为： VSCode https://code.visualstudio.com/

4、VSCode 插件安装

推荐安装下图所示插件：

5、XiUOS操作系统源码下载

XiUOS https://www.gitlink.org.cn/xuos/xiuos

新建一个空文件夹并进入文件夹中，并下载源码，具体命令如下：

mkdir test  &&  cd test
git clone https://gitlink.org.cn/xuos/xiuos.git

1、打开XiUOS源码文件包可以看到以下目录：

名称	说明
APP_Framework	应用代码
Ubiquitous	板级支持包,支持NuttX、RT-Thread和XiZi内核

2、打开XiZi内核源码文件包可以看到以下目录：

名称	说明
arch	架构代码
board	板级支持包
fs	文件系统
kernel	内核源码
lib	第三方库源码
resources	驱动文件
tool	系统工具

使用VScode打开代码，具体操作步骤为：在源码文件夹下打开系统终端，输入code .即可打开VScode开发环境，如下图所示：

6、裁减配置工具的下载

工具地址： kconfig-frontends https://www.gitlink.org.cn/xuos/kconfig-frontends，下载与安装的具体命令如下：

mkdir kfrontends  && cd kfrontends
git clone https://gitlink.org.cn/xuos/kconfig-frontends.git

下载源码后按以下步骤执行软件安装：

cd kconfig-frontends
./xs_build.sh

7、编译工具链安装

下载：GNU ARM Embedded Toolchain： gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-x86_64-linux.tar.bz2 https://developer.arm.com/open-source/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads

下载：Libgen Update for GNU ARM Embedded Toolchains： Libgen Update (Linux) for GCC ARM Embedded Toolchains v1.2023.11 or later https://gcc-renesas.com/rz/rz-download-toolchains/

GNU ARM Embedded Toolchain 安装位置推荐：/usr/local/arm

找到下载的工具链更新包 Libgen ，并运行以下命令：

sudo chmod 755 LibgenUpdateInstall_v1.2023.11.run
sudo ./LibgenUpdateInstall_v1.2023.11.run

运行后输入ARM工具链根目录、回车，再输入 y 以确认

至此，编译环境已经安装完毕

二、系统源代码编译步骤

1、编译前准备：修改编译链位置

（1）修改文件 xiuos/Ubiquitous/XiZi_IIoT/board/rzg2ul-m33/config.mk

// 参照原本的数据将其修改为自己的编译链位置
export CROSS_COMPILE ?=/usr/local/arm/gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10/bin/arm-none-eabi-

（2）修改文件 xiuos/Ubiquitous/XiZi_IIoT/board/rzg2ul-m33/script/postbuild.sh

// 参照原本的数据将其修改为自己的目标文件位置
inputfilename={path to}/xiuos/Ubiquitous/XiZi_IIoT/build/XiZi-rzg2ul-m33.elf
// 将 objcopy 工具路径改为自己的路径
{path to}/gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10/bin/arm-none-eabi-objcopy

2、编译配置

在VScode命令终端中执行以下命令，生成配置文件

cd ./Ubiquitous/XiZi
make BOARD=rzg2ul-m33 distclean
make BOARD=rzg2ul-m33 menuconfig

3、编译

在VScode命令终端中执行以下命令以开始编译

make BOARD=rzg2ul-m33

等待编译完成：生成XiZi-rzg2ul-m33.elf等文件

4、编译输出处理

RZ/G2UL的M33端没有FLASH，需要借助 boot-loader 加载到内存中直接运行。 同时因为内存映射跨度大，不能作为一个bin文件进行烧录，需要将其拆分为多个bin文件由loader逐一加载。

// 打开VSCode终端，进入目录： Ubiquitous/XiZi_IIoT/board/rzg2ul-m33/script 执行脚本 postbuild.sh
./postbuild.sh

生成的文件：安全/非安全的中断向量表和代码数据段共四个文件

三、运行执行

1、BootLoader烧录

BootLoader的烧录、Linux端的编译参照官方，注意M33的串口2输出引脚与USB0冲突，不能同时使用，同时需要修改Linux配置文件：

// 文件 /kernel-source/drivers/clk/renesas/r9a07g043-cpg.c 修改如下以防止串口2在Linux启动过程中被重置
static const unsigned int r9a07g043_crit_mod_clks[] __initconst = {
	MOD_CLK_BASE + R9A07G043_GIC600_GICCLK,
	MOD_CLK_BASE + R9A07G043_IA55_PCLK,
	MOD_CLK_BASE + R9A07G043_IA55_CLK,
	MOD_CLK_BASE + R9A07G043_DMAC_ACLK,
        MOD_CLK_BASE + R9A07G043_OSTM2_PCLK, // 用于M33时钟心跳
        MOD_CLK_BASE + R9A07G043_SCIF2_CLK_PCK, // 用于M33串口输出
};

2、将生成的文件拷贝到上一步生成的SD卡里

在上一步中，SD被划分为两个逻辑分区，一个作为根文件系统（RZ_ext），一个用于存放系统镜像（RZ_FAT包含Linux镜像、设备数已经刚放进去的M33端程序）

3、物理连接

SCIF2_TX/RX作为M33核心的输出串口；RZ_SCIF0_TX/RX作为Linux的输出串口，GND共地；

4、修改 boot 参数以自动加载

// 1. 加载安全区代码的环境变量
setenv bootcmd_m3_sec_load "fatload mmc 1:1 0x0001FF80 rzg2ul_cm33_rpmsg_demo_secure_vector.bin; fatload mmc 1:1 0x42EFF440 rzg2ul_cm33_rpmsg_demo_secure_code.bin"
// 2. 加载非安全区代码的环境变量
setenv bootcmd_m3_nosec_load "fatload mmc 1:1 0x00010000 rzg2ul_cm33_rpmsg_demo_non_secure_vector.bin; fatload mmc 1:1 0x40010000 rzg2ul_cm33_rpmsg_demo_non_secure_code.bin"
// 3. 防止环境变量过长，合并文件加载
setenv bootcmd_m3_load "run bootcmd_m3_nosec_load; run bootcmd_m3_sec_load"
// 4. M33 启动环境变量
setenv bootcmd_m3_start "cm33 start_debug 0x1001FF80 0x00010000"
// 5. 合并M33启动加载环境变量
setenv bootcmd_m3_boot "dcache off; mmc dev 1; run bootcmd_m3_load; run bootcmd_m3_start; dcache on"
// 6. Boot会在超时后自动执行 bootcmd ，将M33的启动命令加入该环境变量
setenv bootcmd "run bootcmd_m3_boot"  // 注意：若是需要启动Linux，需要把Linux内核的启动命令也放入该环境变量
// 7. 保存环境变量
saveenv

5、运行M33

将SD插入卡槽，按下开发板 reset 按键

四、核间通信测试

XiUOS 将收到的数据打印后返回到Linux

1、在M33端创建监听任务

CreateRPMsgTask // 该命令会创建一个通信节点，在探测到Linux的第一条信息时该通信节点被激活

2、在Linux端启动核间通信测试例程

rpmsg_sample_client

3、测试结果