# 香山CPU与如意系统实战

**Repository Path**: langcai1943/XiangshanAndRuyi

## Basic Information

- **Project Name**: 香山CPU与如意系统实战
- **Description**: 目的是学习如意系统，在以香山开源CPU核为基础的开源SoC芯片的硬件平台上，编写完整的裸机SDK、AI适配的RTOS。限于当前香山CPU还没有完整的开源SoC，没有外设模块，前期会借鉴蜂鸟E203、玄铁CH2601、OpenTitan、SiFive Freedom E310等带外设的开源SoC的模块寄存器来编写程序。因为没有香山CPU的开发板，程序都会运行在NEMU或QEMU模拟器上。
- **Primary Language**: C
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: develop
- **Homepage**: https://xiangshan.cc/zh/
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-12-18
- **Last Updated**: 2026-04-15

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README


香山CPU（国产开源）的 SoC SDK底层程序编写，以及其它开源SoC芯片介绍
===

* 目的是用C语言在以香山开源CPU核为基础的开源SoC芯片的硬件平台上，编写完整的裸机SDK、RTOS驱动、Linux驱动。限于当前香山CPU还没有完整的开源SoC，没有外设模块，前期会借鉴蜂鸟E203、玄铁CH2601、OpenTitan、SiFive Freedom E310等带外设的开源SoC的模块寄存器来编写程序。因为没有香山CPU的开发板，程序都会运行在NEMU或QEMU模拟器上。

* 香山开源CPU核的开发商是[北京开源芯片研究院](https://www.bosc.ac.cn/) ，目标是打造开源RISC-V产业生态，但现在才初步开始，并没有一款带所有外设的开源SoC，也没有开发板出售，当前的主线项目还只有香山CPU核；

|作者|将狼才鲸|
|---|---|
|创建时间|2025-12-18|

* 源码仓库：[才鲸嵌入式/香山CPU（SoC）SDK](https://gitee.com/langcai1943/XiangShanSocSDK)
* CSDN阅读网址：[香山CPU（国产开源）的 SoC SDK底层程序编写，以及其它开源SoC芯片介绍](https://blog.csdn.net/qq582880551/article/details/156083194)

### 一、前言

* 困扰：换过几家公司，用过几种芯片，它们有着不同的CPU核，不同的外设寄存器，不同的协议栈代码（例如8051、ARM Cortex-M、ARM Cortex-A、Xtensa、TI C66x、AVR），总是做一些重复性工作。既然芯片总是换来换去，代码没有延续性，反正都是要换的，为何不干脆针对一款普及最广的开源CPU IP核以及开源SoC芯片写一些底层代码呢？这样利用空余时间还能不断迭代代码，学习一些新思路。
  * 这些底层SDK代码原本是会由芯片厂商提供的，也就是由芯片厂商里的嵌入式软件工程师编写。但是当前并没有专门提供可商用开源SoC芯片的公司，所以我准备选一个CPU核写一点。
  * 因此这个学习型仓库的受众是芯片厂商的嵌入式软件工程师（SDK、中间件、操作系统移植、驱动），一般公司的嵌入式驱动软件工程师，以及对底层工作内容感兴趣的嵌入式应用软件工程师。

* 基于上述目的搜索了一下可用的硬件平台；
  * 开源的CPU指令集：RISC‑V（使用最多）、OpenRISC、SPARC V8/V9、MIPS开源版本、OpenSPARC、OpenPOWER、MIPS Open、LatticeMico32、WARP‑V、MOR1KX；
  * 开源的CPU核（IP）：香山（国产）、玄铁C906/C910（国产）、wujian100_open/玄铁CH2601（国产）、VexRiscv、PicoRV32、Rocket、BlackParrot、OpenRio、CV32E40P、NEORV32、Ibex、CVA6、Ariane、BOOM、CV32E40P、darkriscv、Hummingbirdv2 E203、木心处理器、Sodor、YARVI、Pulpino、GRVI Phalanx、SweRV EH1、PicoRio、RISCY；
    * 里面有很多是用在FPGA上，或者仅供研究无法商用，或者不再更新迭代的；
  * 开源的MCU/SoC（CPU+总线+外设）：蜂鸟Hummingbird E203（国产，偏教学）、LiteX（适配多种CPU核，SoC生成器）、Freedom E310、OpenTitan、X-HEEP、Sodor SoC、OpenPiton、NEORV32、IOb-SoC、PicoRV32 + PicoSoC、VexRiscv + Murax、Rocket Chip、PULPino；
    * 基本上都是用在FPGA上，或者仅供研究无法商用，或者不是通用MCU的
  * 最终选定香山CPU核，再融合其它开源SoC里的模块，在QEMU模拟器上运行代码。

* 香山CPU核资料：
  * 代码仓库：[XiangShan/XiangShan](https://gitee.com/OpenXiangShan/XiangShan)
  * CPU使用文档：[香山开源处理器用户手册](https://docs.xiangshan.cc/projects/user-guide/zh-cn/latest/)
  * 官网：[北京开源芯片研究院](https://www.bosc.ac.cn/osprojects)
  * 服务公司，北京开芯红科技有限公司：[国内RISC-V CPU设计公司汇总，竟有四十多家！](https://www.eefocus.com/article/1851147.html)

* 挑战：香山是高性能CPU，本意是为服务器芯片、AI芯片、GPU、DPU、工业控制、能源、医疗、汽车、通信和机器人应用场景设计，而不是为嵌入式场景设计的，所以为了在SoC上集成USB、网络、串口、SPI、I2C、SD、2D等开源IP核，还要想些办法，主要是把开源外设模块的寄存器实现移植到QEMU的模拟器中去
  * [创新“产学研”协同模式 开芯院发布第二代“香山”（南湖） 开源高性能RISC-V处理器核](https://www.bosc.ac.cn/newsinfo/5980546.html)

* 已商用的产品：
  * 首款香山笔记本——如意香山本[全球首款香山笔记本“如意香山本”发布：2.5GHz 第二代“南湖”处理器、RX 550 独显](https://m.ithome.com/html/791063.htm)
    * [RuyiBook](https://milkv.io/zh/ruyibook)
    * [Milk-V群星闪耀科技](https://milkv.io/zh/)
  * 某国产量产GPGPU芯片正式亮相，基于该芯片的智能加速卡出货量已上万
  * 一家国产GPU芯片头部企业展示的自研智算加速卡中成功集成了“香山”（南湖）IP核
    * [“香山”实现业界首个高性能开源芯片的产品级交付与规模化应用](https://www.bosc.ac.cn/newsinfo/8709470.html)
  * 进迭时空正基于“香山”（昆明湖）自研X200核，进迭时空RISC-V服务器芯片平台使用了“香山”（昆明湖）核，已在FPGA平台上稳定地运行Linux操作系统及虚拟机
    * [spacemit-x200-core](https://www.spacemit.com/spacemit-x200-core/)
  * 芯动科技高性能全功能GPGPU芯片“风华3号"
    * [风华3号](https://www.fantasyxpu.com/product/g3)

* 阿里达摩院平头哥玄铁开源了E902、E906、C906、C9104四款量产处理器IP核，其中E系列为MCU级别的；
  * [玄铁处理器](https://www.xrvm.cn/)
  * 其它CPU核型号有C906-C930，E901-E907，R908-R910，大部分都是闭源的，提交次数都很少，都是四年前更新的；
  * [XUANTIE-RV/opene902](https://github.com/XUANTIE-RV/opene902)
  * [XUANTIE-RV/opene906](https://github.com/XUANTIE-RV/opene906)
  * [XUANTIE-RV/openc906](https://github.com/XUANTIE-RV/openc906)
  * [XUANTIE-RV/openc910](https://github.com/XUANTIE-RV/openc910)
  * [XUANTIE-RV/wujian100_open](https://github.com/XUANTIE-RV/wujian100_open)
  * [无剑100芯片设计平台](https://baike.baidu.com/item/无剑100芯片设计平台/64556511)
  * [玄铁·CH2601芯片（SoC）](https://www.xrvm.cn/product/chip/3878941840279867392) 含有DMA、RTC、PWM、USB1.1、GPIO、I2S、WDT、ADC、Timer、SPI、I2C、UART，但外设并不开源

* 蜂鸟E203 SoC资料：
  * [RISCV-MCU/e203_hbirdv2](https://gitee.com/riscv-mcu/e203_hbirdv2)
  * [SI-RISCV/e200_opensource](https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource)
  * [Nuclei-Software/e603_hbird](https://github.com/Nuclei-Software/e603_hbird)
  * [RVMCU RV-STAR](https://www.rvmcu.com/quickstart-show-id-3.html)
  * [芯来科技](https://nucleisys.com/) 官网上找不到E203的资料，E203只是他们开源用作教学的

* LiteX SoC资料
  * [icesugar使用litex定制SOC系统（一）](https://zhuanlan.zhihu.com/p/693729757)
  * [Home](https://github.com/enjoy-digital/litex/wiki)
  * [Admin/litex](https://gitee.com/flycloud2009_cloudlou/litex)
  * [欢迎来到 LiteX Hub](https://github.com/litex-hub)

---

* 香山CPU核源码：[XiangShan/XiangShan](https://gitee.com/OpenXiangShan/XiangShan)
  * 当前稳定版本为v3.2.2-alpha
  * 里面没有C语言测试代码，rootfs、Linux在别的仓库，其中Linux仓库只存放在Github上，Gitee上没有

* 芯片运行平台：
  * [XiangShan/ready-to-run](https://gitee.com/OpenXiangShan/ready-to-run) 编译好的二进制程序
  * [XiangShan/NEMU](https://gitee.com/OpenXiangShan/NEMU) 模拟器
    * [NJU-ProjectN/nemu](https://github.com/NJU-ProjectN/nemu/) 平行发展的南京大学的一个教学模拟器，作者是同一个人
    * [NEMU 使用指南](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/tools/nemu/)
    * 网上其它的资源很少

### 二、资料阅读

* 芯片用户手册：
  * [香山开源处理器用户手册](https://docs.xiangshan.cc/projects/user-guide/zh-cn/latest/)
  * [Kunminghu-V2R2-alpha3](https://github.com/OpenXiangShan/XiangShan-User-Guide/releases)
  * [xiangshan-user-guide-zh.pdf](https://github.com/OpenXiangShan/XiangShan-User-Guide/releases/download/Kunminghu-V2R2-alpha3/xiangshan-user-guide-zh.pdf) 对软件开发来说有用的内容不多，没有描述指令集，只描述了些基础的寄存器
  * [xiangshan-user-guide-twoside-zh.pdf](https://github.com/OpenXiangShan/XiangShan-User-Guide/releases/download/Kunminghu-V2R2-alpha3/xiangshan-user-guide-twoside-zh.pdf) 只是双面打印版本，内容和前面一样

* 可执行文件介绍（工作负载，指运行在香山CPU上的程序）：
  * [工作负载概述](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/overview/)
    * 适用于 NEMU、XS-GEM5 等模拟器环境；香山仿真环境仅支持纯二进制（Flat binary）格式的工作负载文件，香山仿真环境仅支持传递 1 个工作负载文件，香山仿真环境不支持 ELF 格式的可执行文件

* 依赖库（例如将C源码编译成可执行二进制文件时调用的C语言标准库）：
  * AM 是一个裸机运行时环境，用户可以使用 AM 来编译在香山裸机上运行的程序
  * [使用 AM 生成自定义 workload](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/gen-workload-with-am/)
  * [XiangShan/nexus-am](https://gitee.com/OpenXiangShan/nexus-am)
  * 生成的可执行文件在emu模拟器运行

* 交叉编译工具链：
  * [交叉编译工具链说明](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/toolchain/)
    * riscv64-linux-gnu- 用于Linux
    * riscv64-unknown-linux-gnu- 用于Linux
    * riscv64-unknown-elf- 用于嵌入式，裸机

* 指令集架构：
  * 香山的三代CPU名字分别为：第一代“雁栖湖”、第二代“南湖”、第三代“昆明湖”
  * 所有三代处理器均基于开源的RISC-V指令集
    * 第一代：RV64GC
    * 第二代：RV64GCBK + RVV
    * 第三代：RV64GC + RVV + 自定义扩展
    * [香山处理器](https://icc.nuaa.edu.cn/2025/0422/c20200a373513/page.htm)
    * [欢迎访问香山官方文档！](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/)

* EMU模拟器与Linux移植
  * [工作负载概述](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/overview/)
  * [Linux Kernel for XiangShan in EMU](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/linux-kernel-for-xs/)
  * 另一个方法 [构建一个可在香山或者 NEMU 上运行的使用 OpenSBI 的最简 Linux Kernel](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/opensbi-kernel-for-xs/)
  * 当前香山CPU的可执行文件还只能在NEMU模拟器上运行，而无法在QEMU模拟器上运行

* NEMU模拟器
  * [NEMU 使用指南](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/tools/nemu/)
    * 在源码的resource文件夹里阅读相关的文档
  * [使用 NEMU 生成 Simpoint Checkpoint](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/tools/simpoint/)
  * [OracleBP分支预测器简介](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/tools/oraclebp/)
  * [XiangShan/NEMU](https://gitee.com/OpenXiangShan/NEMU) 模拟器源码
    * [NJU-ProjectN/nemu](https://github.com/NJU-ProjectN/nemu/) 平行发展的另一个南京大学的教学模拟器，作者是同一个人
    * 网上其它的资源很少

* RISC-V指令集文档
  * TODO：待搜索

### 三、NEMU模拟器运行实践

* 我使用的平台是VMware17.5.2虚拟机 + Ubuntu20.04系统
* 记住：以下所有export注册环境变量都是临时的！命令行终端关闭后就失效了，如果要永久生效，请手动添加到~/.bashrc中，并source ~/.bashrc

#### 1. NEMU模拟器的安装与香山CPU裸机程序运行
* 参考：[NEMU 使用指南](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/tools/nemu/)
* 下载源码：git clone https://gitee.com/OpenXiangShan/NEMU.git
* 进入NEMU仓库所在位置，执行```export NEMU_HOME=$(pwd)```
* make riscv64-xs_defconfig
  * 期间会从GitHub下载子模块
  * 需要先安装SDL2：sudo apt install libsdl2-2.0-0 libsdl2-dev，如果有冲突则使用sudo aptitude install libsdl2-2.0-0 libsdl2-dev，第一步输入N，后续一路输入Y解决冲突
  * 需要先安装readline库：sudo apt install libreadline8 libreadline-dev
  * 需要先安装zstd 库：sudo apt install libzstd1 libzstd-dev
* make -j4

```shell
jim@virtual-pc:~/nemu$ make -j4
+ CC src/nemu-main.c
.
+ CXX src/memory/store_queue_wrapper.cpp
+ g++ /home/jim/nemu/build/riscv64-nemu-interpreter
jim@virtual-pc:~/nemu$ 
```
* 用NEMU运行裸机程序的命令，注意运行后还要手动敲一下c才能真正执行  ```~/nemu/build/riscv64-nemu-interpreter ~/nexus-am/apps/hello/build/hello-riscv64-xs.bin```
  * 其中hello-riscv64-xs.bin程序已经上传到https://gitee.com/langcai1943/XiangShanSocSDK/tree/develop/bin/hello-riscv64-xs.bin

```shell
jim@virtual-pc:~/nexus-am/apps/hello$ ~/nemu/build/riscv64-nemu-interpreter ~/nexus-am/apps/hello/build/hello-riscv64-xs.bin
[src/isa/riscv64/init.c:234,init_isa] NEMU will start from pc 0x80000000
[src/device/io/port-io.c:35,add_pio_map_with_diff] Add port-io map 'uartlite' at [0x00000000000003f8, 0x0000000000000404]
[src/device/io/port-io.c:35,add_pio_map_with_diff] Add port-io map 'screen' at [0x0000000000000100, 0x0000000000000107]
[src/device/io/port-io.c:35,add_pio_map_with_diff] Add port-io map 'keyboard' at [0x0000000000000060, 0x0000000000000063]
[src/device/sdcard.c:137,init_sdcard] Can not find sdcard image: 
[src/monitor/image_loader.c:204,load_img] Loading image (checkpoint/bare metal app/bbl) from cmdline: /home/jim/nexus-am/apps/hello/build/hello-riscv64-xs.bin

[src/monitor/image_loader.c:260,load_img] Read 7048 bytes from file /home/jim/nexus-am/apps/hello/build/hello-riscv64-xs.bin to 0x0x776dee614000
[src/monitor/monitor.c:63,welcome] Debug: OFF
[src/monitor/monitor.c:68,welcome] Build time: 01:01:30, Dec 20 2025
Welcome to riscv64-NEMU!
For help, type "help"
(nemu) c
Hello Xiangshan!
这是裸机程序输出的字符串！
[/home/jim/nemu/src/isa/riscv64/include/../instr/special.h:38,execute] nemu_trap case 0
[src/cpu/cpu-exec.c:938,cpu_exec] nemu: HIT GOOD TRAP at pc = 0x0000000080000060
[src/cpu/cpu-exec.c:944,cpu_exec] trap code:0
[src/cpu/cpu-exec.c:155,monitor_statistic] host time spent = 7,328 us
[src/cpu/cpu-exec.c:157,monitor_statistic] total guest instructions = 1,456
[src/cpu/cpu-exec.c:158,monitor_statistic] vst count = 0, vst unit count = 0, vst unit optimized count = 0
[src/cpu/cpu-exec.c:161,monitor_statistic] simulation frequency = 198,689 instr/s
(nemu) q
[src/utils/state.c:30,is_exit_status_bad] NEMU exit with good state: 2, halt ret: 0
jim@virtual-pc:~/nexus-am/apps/hello$ 

```

* 官方编译好的二进制程序（我未测试过）：[XiangShan/ready-to-run](https://gitee.com/OpenXiangShan/ready-to-run) 

#### 2. 交叉编译工具的获取

* [交叉编译工具链说明](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/toolchain/)
  * riscv64-linux-gnu- 用于Linux
  * riscv64-unknown-linux-gnu- 用于Linux
  * riscv64-unknown-elf- 用于嵌入式，裸机
  * 三款处理器指令集默认均为 RV64GC
  * 香山处理器南湖架构支持 RV64GCBK 扩展

* [获取预编译好的夜间版本(预编译版本，不需要自行从源码编译)](https://mirror.iscas.ac.cn/riscv-toolchains/release/riscv-collab/riscv-gnu-toolchain/Nightly%3A%20April%2012%2C%202024/)
  * riscv64-elf-ubuntu-20.04-gcc-nightly-2024.04.12-nightly.tar.gz
  * riscv64-glibc-ubuntu-20.04-gcc-nightly-2024.04.12-nightly.tar.gz
* 将下载到的 2 个 tar.gz 文件解压到 /opt，并把 /opt/riscv/bin 添加到 PATH 中。
  * sudo tar -xzf riscv64-elf-ubuntu-20.04-gcc-nightly-2024.04.12-nightly.tar.gz -C /opt
  * sudo tar -xzf riscv64-glibc-ubuntu-20.04-gcc-nightly-2024.04.12-nightly.tar.gz -C /opt
  * export PATH=/opt/riscv/bin:$PATH
* 完成后，通过以下命令检查安装是否成功：
  * riscv64-unknown-linux-gnu-gcc --version
  * riscv64-unknown-linux-gnu-g++ --version
  * riscv64-unknown-linux-gnu-gfortran --version
  * riscv64-unknown-linux-gnu-objdump --version
  * riscv64-unknown-linux-gnu-gdb --version
  * riscv64-unknown-elf-gcc --version
  * riscv64-unknown-elf-g++ --version
  * riscv64-unknown-elf-objdump --version
  * riscv64-unknown-elf-gdb --version

#### 3. 使用AM运行时库编译裸机程序

* [基于 AM 构建自定义裸机工作负载](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/gen-workload-with-am/)
* 在~家目录获取AM源码：git clone https://gitee.com/OpenXiangShan/nexus-am.git

* export AM_HOME=~/nexus-am
* export CROSS_COMPILE=/opt/riscv/bin/riscv64-unknown-elf-  不知道为什么改了这一步后编译还是提示riscv64-linux-gnu-gcc找不到，因此用蠢办法强行解决：
  * cp /opt/riscv/bin/riscv64-unknown-elf-gcc /opt/riscv/bin/riscv64-linux-gnu-gcc  这是为了解决后面编译时报错，并且要用错误的编译器工具名称编出非Linux系统的裸机程序
  * cp /opt/riscv/bin/riscv64-unknown-elf-ld /opt/riscv/bin/riscv64-linux-gnu-ld
  * cp /opt/riscv/bin/riscv64-unknown-elf-objdump /opt/riscv/bin/riscv64-linux-gnu-objdump
  * cp /opt/riscv/bin/riscv64-unknown-elf-objcopy /opt/riscv/bin/riscv64-linux-gnu-objcopy
* cd ~/nexus-am/apps
* mkdir hello
* cd hello
* vim Makefile
  * 加入内容：

```makefile
NAME = hello
SRCS = $(shell find -L ./src/ -name "*.c")
include $(AM_HOME)/Makefile.app
```

* mkdir src
* vim src/hello.c
  * 加入内容：

```c
#include <klib.h>

int main() {
  printf("Hello Xiangshan!\n");
  printf("这是裸机程序输出的字符串！\n");
  return 0;
}
```

* make ARCH=riscv64-xs

```shell
jim@virtual-pc:~/nexus-am/apps/hello$ make ARCH=riscv64-xs
# Building hello [riscv64-xs] with AM_HOME {/home/jim/nexus-am}
# Building lib-am [riscv64-xs]
+ AS src/nemu/common/mainargs.S
+ AR -> build/am-riscv64-xs.a
# Building lib-klib [riscv64-xs]
# Creating binary image [riscv64-xs]
+ LD -> build/hello-riscv64-xs.elf
+ OBJCOPY -> build/hello-riscv64-xs.bin
jim@virtual-pc:~/nexus-am/apps/hello$ 
```

* 如果上面编译流程报错可以参考下面的流程：
  * [ByeBeihai/nexus-am/README.md](https://github.com/ByeBeihai/nexus-am/)
* 用NEMU运行裸机程序的命令  ~/nemu/build/riscv64-nemu-interpreter ~/nexus-am/apps/hello/build/hello-riscv64-xs.bin

#### 4. 编译Linux、rootfs、Bootloader并运行

##### 4.1 使用Linux + rootfs + riscv-pk

* 使用riscv-pk Bootloader的方式官方已不再推荐
  * 我编译此种组合时未成功！
* 官方操作流程介绍：[编译使用 RISCV-pk 的 Linux Kernel](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/linux-kernel-for-xs/)
* 下载仓库（如果网络太慢，或者干脆连不上，则把本小项看完）：
  * https://github.com/OpenXiangShan/riscv-pk noop 分支
    * git clone https://github.com/OpenXiangShan/riscv-pk.git -b noop 
  * https://github.com/OpenXiangShan/riscv-linux nanshan 分支
    * git clone https://github.com/OpenXiangShan/riscv-linux -b nanshan
  * https://github.com/OpenXiangShan/riscv-rootfs master 分支
    * git clone https://github.com/OpenXiangShan/riscv-rootfs -b master
  * 从香山项目中克隆下来 riscv-pk, riscv-linux, riscv-rootfs，分别是启动加载程序 Bootloader, Linux kernel 和根文件系统 rootfs。请将三个仓库放到同一目录下。
  * [XiangShan/riscv-rootfs Gitee仓库](https://gitee.com/OpenXiangShan/riscv-rootfs) master 分支
    * git clone https://gitee.com/OpenXiangShan/riscv-rootfs.git -b master
  * https://github.com/OpenXiangShan/riscv-pk noop 分支
    * git clone https://github.com/OpenXiangShan/riscv-pk.git -b noop
    * 注意，该仓库在Gitee码云官方上并没有上传，需要从Github上下载，速度奇慢，但仓库很小，能拉下来
      * 可以使用镜像网址如：git clone  https://bgithub.xyz/OpenXiangShan/riscv-pk.git
      * 最方便的是注册个Gitee账号，点击页面右上角，选择从GitHub导入，填入仓库地址，等导入成功后再从Gitee上下载。我导入好的地址是：git clone https://gitee.com/langcai1943/riscv-pk.git -b noop
  * https://github.com/OpenXiangShan/riscv-linux nanshan 分支
    * 注意：因为Linux源码在Windows系统上会checkout失败（部分文件名无法在Windows系统上留存），因此只会pull成功，看到一个.git的隐藏文件夹；如果需要查看源码，则需要在Linux系统下clone；也可以先在Windows下clone或pull成功，然后打成压缩包，再拷贝到Linux下解压，然后再checkout
    * git clone https://github.com/OpenXiangShan/riscv-linux.git -b nanshan
    * 注意，该仓库在Gitee码云官方上并没有上传，需要从Github上下载，有4.3G，速度奇慢
      * 可以浅克隆，则大小只有175M，只是下载看源码和编译的话推荐这种方法：git clone --depth 1 --branch nanshan https://github.com/OpenXiangShan/riscv-linux.git
        * 我上传好的地址是：git clone https://gitee.com/langcai1943/riscv-linux.git nanshan
        * 浅克隆的仓库无法推送到Gitee，因为历史记录不完整导致Git无法解决版本冲突，除非删掉.git文件夹按全新仓库提交
      * 可以使用镜像网址如：git clone https://bgithub.xyz/OpenXiangShan/riscv-linux.git nanshan
      * 最方便的是注册一个Gitee账号，点击页面右上角，选择从GitHub导入，填入仓库地址，等导入成功后再从Gitee上下载，必须保证你的Gitee免费空间够用（新人免费5G），否则导入会失败，且没有报错提示；同步完成的时间需要很久，因为仓库很大有4.3G。
* 设置环境变量
```shell
export PATH=/opt/riscv/bin:$PATH
export NEMU_HOME=~/NEMU
export NOOP_HOME=~/riscv-pk
export RISCV_ROOTFS_HOME=riscv-rootfs
export RISCV=/opt/riscv
```

* 构建 rootfs，当前无需操作，具体生成的步骤在后续进行
* 构建 Linux Kernel 的配置
  * ```cd ~/riscv-linux```
  * make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu- emu_defconfig
* 构建 BBL，链接 Kernel，编译Kernel
  * ```cd ~/riscv-pk```
  * riscv-pk/dts 中的 platform.dtsi 已经软链接到对应的 noop.dtsi，无需操作
  * make -j4  编译文件系统，编译Kernel；我在这一步失败了，期间进行过的一些处理流程见下面：
    * 把Makefile文件中77、79、82、83、84行用#号屏蔽掉，因为担心会从Github拉取riscv-rootfs仓库（之前已经拉取过）
```shell
#	mkdir -p $@
	@/bin/echo -e "\033[1;31mBy default, a shallow clone with only 1 commit history is performed, since the commit history is very large.\nThis is enough for building the project.\nTo fetch full history, run 'git fetch --unshallow' under $(LINUX_REPO_PATH).\033[0m"
#	git clone --depth 1 -b noop https://github.com/LvNA-system/riscv-linux.git $@
#$(ROOTFS_PATH):
#       mkdir -p $@
#       git clone https://github.com/LvNA-system/riscv-rootfs.git $@
```
  * 然后riscv-rootfs中也有很多需要make时动态拉取的git.kernel.org、github.com中的git仓库，因为经常断开，导致编译失败
    * 使用 grep -r "git clone" 来查找所有拉仓库的地址
    * 例如：git://git.kernel.org/pub/scm/utils/dtc/dtc.git、https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/will/kvmtool.git 等
    * 将 https://github.com 替换成 https://bgithub.xyz 镜像地址，如果Gitee上确认有相关镜像的话，也可以换成Gitee的地址
    * 将 git://git.kernel.org/pub/scm 替换为 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git 清华源
      * 但是里面的 git://git.kernel.org/pub/scm/utils/dtc/dtc.git 要替换成Github的地址 https://bgithub.xyz/dgibson/dtc.git 清华源里没有
  * 但是解决了仓库拉取问题后，编译还是报错，错误信息如下，所以最终问题还是没解决：
```shell
Error: Dependency file '/home/jim/riscv-rootfs/apps/dtc/build/dtc/usr/lib64/lp64d/libfdt.a' is missing. Please build it first.
arch/riscv/kernel/vdso/flush_icache.S:25: Error: unrecognized opcode `fence.i', extension `zifencei' required
arch/riscv/mm/fault.c:249: Error: unrecognized opcode `csrr a4,sptbr', extension `zicsr' required
make: *** [Makefile:90：/home/jim/riscv-linux/vmlinux] 错误 2
```

##### 4.2 使用Linux + rootfs + OpenSBI

* Bootloader使用类似于U-Boot功能的OpenSBI，之前香山CPU是使用RISV-pk，已经废弃不用了
* 先阅读操作流程：[编译使用 OpenSBI 的 Linux Kernel](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/workloads/opensbi-kernel-for-xs/)
  * 此教程太简略，对新手不友好，缺少很多常识性的步骤（而我并不知道这些常识），所以没有生成成功

* 在~家目录下
* git clone https://github.com/riscv-software-src/opensbi.git  5.99M
* wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.10.3.tar.xz  速度慢
* git clone https://github.com/OpenXiangShan/riscv-rootfs -b checkpoint
  * 要切换到checkpoint分支
* git clone https://github.com/OpenXiangShan/nemu_board.git  一些设备树和板子的配置
  * https://gitee.com/OpenXiangShan/NEMU.git  还要用到这个NEMU模拟器

* 解压 Linux kernel 代码：tar -xf linux-6.10.3.tar.xz
* 设置环境变量，包括交叉编译工具链
```shell
export RISCV_LINUX_HOME=~/linux-6.10.3
export RISCV_ROOTFS_HOME=~/riscv-rootfs
export WORKLOAD_BUILD_ENV_HOME=~/nemu_board
export OPENSBI_HOME=~/opensbi
export RISCV=/opt/riscv
export ARCH=riscv
export CROSS_COMPILE=$RISCV/bin/riscv64-unknown-linux-gnu-
```

* 构建文件系统：
  * ```cd ~/riscv-rootfs/```
  * 这里面的 make只是用来 构建可能被打包的应用
  * 准备好想要运行的 initramfs 文件（里面可以放想要跑的二进制可执行程序）
    * TODO：我不知道后续正确的流程该是什么
    * 使用 update-initramfs 工具自动生成 initramfs：
      * sudo update-initramfs -c -k $(uname -r)
      * lsinitramfs /boot/initrd.img-$(uname -r) | head -20
      * 将 initramfs 嵌入内核
        * 方法1：在 .config 中指定 CONFIG_INITRAMFS_SOURCE="/path/to/initramfs/directory"

* 构建设备树：
  * ```cd ~/nemu_board/dts```
  * 运行脚本 ./build_single_core_for_nemu.sh，该脚本会在 build 目录下生成 xiangshan.dtb（我执行该操作时报错失败）

* 构建 Linux Kernel
  * ```cd ~/linux-6.10.3```
  * ```cp $WORKLOAD_BUILD_ENV_HOME/configs/xiangshan_defconfig $RISCV_LINUX_HOME/arch/riscv/configs/xiangshan_defconfig```
  * make xiangshan_defconfig
  * make -j4
    * 因缺少前置rootfs的操作，此步骤未能正确完成

##### 4.3 参照FPGA中运行香山CPU的一些流程

* 查看文档：[导入docker镜像](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/integration/docker/)
  * 在需要部署的服务器上安装docker应用
  * 阿里云盘：https://www.aliyundrive.com/s/1abKfjYKWJ6
  * Docker镜像MD5SUM：3ebafca4bfaa53c93abaf6ab3a3a8626
```shell
docker load --input <服务器镜像路径(蓝字部分)>
docker images   # 执行后可以看到image_id,大小为4.53GB
pwd   #执行后得到<宿主机上文件夹的绝对路径>
docker run -it -v <宿主机上文件夹的绝对路径>:</home/your_name(尽量填名字方便找)> image_id /bin/bash
```
* 进入容器
```shell
addgroup --gid 5 your_name
adduser --uid 4 --gid 5 your_name
su your_name   #切换到用户, 至此环境部署完毕
```
* 里面有riscv-linux
```shell
git clone git@github.com:openxiangshan/riscv-linux.git -b linux-5.10.167
git clone git@github.com:openxiangshan/riscv-pk.git -b nanhu-mini-sys
git clone git@github.com:openxiangshan/riscv-rootfs.git -b nanhu-nfs
mkdir build
cd riscv-linux
make nanhu_fpga_defconfig
cd ../
make sw -j200  #完成后buid目录下有linux.bin
```
* git clone git@github.com:OpenXiangShan/ns-bbl.git -b nanhu-dualcore-fpga
* 设备树文件：/ns-bbl/riscv-pk/dts/system.dts文件

##### 4.4 参考香山CPU前身果壳CPU的资料

* [NutShell（果壳）](https://github.com/OSCPU/NutShell)

### 四、底层程序编写

* [XiangShan 地址映射表（CFG AXI）](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/integration/fpga/fpga/)
```c
#ifndef _XS_MEMMAP_H_
#define _XS_MEMMAP_H_

#define  QSPI_FLASH_BASE 0x10000000

#define         DMA_BASE 0x30040000
#define       SDMMC_BASE 0x30050000
#define         USB_BASE 0x30060000

#define        QSPI_BASE 0x31000000
#define        GMAC_BASE 0x31010000
#define        HDMI_BASE 0x31020000
#define    HDMI_PHY_BASE 0x31030000
#define          DP_BASE 0x31040000

#define        DDR0_BASE 0x31060000
#define    DDR0_PHY_BASE 0x31070000

#define         I2S_BASE 0x310A0000
#define       UART0_BASE 0x310B0000
#define       UART1_BASE 0x310C0000
#define       UART2_BASE 0x310D0000
#define        I2C0_BASE 0x310E0000
#define        I2C1_BASE 0x310F0000
#define        I2C2_BASE 0x31100000
#define        I2C_BASE  I2C0_BASE
#define        GPIO_BASE 0x31110000
#define         CRU_BASE 0x31120000
#define         WDT_BASE 0x31130000

#define   USB2_PHY0_BASE 0x31140000
#define   USB2_PHY1_BASE 0x31150000
#define   USB3_PHY0_BASE 0x31180000
#define   USB3_PHY1_BASE 0x31190000
#define   SOC_REG_BASE   0x31200000
#define   PCIE0_CFG_BASE 0x311C0000
#define   PCIE1_CFG_BASE 0x311D0000
#define      SYSCFG_BASE 0x31200000
#define    PMA_CFG0_BASE 0x38021000
#define    PMA_CFG2_BASE 0x38021010
#define PMA_ADDR_BASE(x) (0x38021100 + 8 * x)

#define      CPU_CFG_BASE 0x3a000000

#define       PCIE0_BASE 0x40000000
#define       PCIE1_BASE 0x60000000
#define         DDR_BASE 0x80000000

#define UART_BASE UART0_BASE

#define SYNC_ADDR QSPI_FLASH_BASE + 0x07000000
#endif //_XS_MEMMAP_H_
```

* 香山CPU核心的对外接口，主要包括 MEM AXI、DMA AXI 及 CFG AXI 三部分。分别用于对接 DDR 控制器、DMA 数据通路及 IO 操作。
* 果壳CPU开源外设的参考信息：[外设](https://oscpu.github.io/NutShell-doc/%E7%B3%BB%E7%BB%9F/peripheral.html)
* [使用 NEMU 生成 Simpoint Checkpoint](https://docs.xiangshan.cc/zh-cn/latest/tools/simpoint/)

### 五、NEMU模拟器的学习

* [NJU PA2019 | 手摸手带你写一个虚拟机](https://zhuanlan.zhihu.com/p/413911195)
* [【一生一芯01】预学习-PA1总结](https://blog.csdn.net/Springkiss/article/details/127836254)

### 六、如意操作系统的学习

* OpenRuyi开源系统是与香山CPU配套的操作系统，对人工智能支持友好。
  * [“如意”启新！打造RISC-V原生软件生态核心枢纽，点亮开源算力未来](https://www.iscas.ac.cn/tpxw2016/202603/t20260326_8178034.html)
  * [如意社区](https://ruyicommunity.cn/)
  * [openRuyi 文档中心](https://openruyi.cn/zh-Hans/docs/intro)

* 当前如意系统的文档和源码还没有正式发布，只是有了官网和仓库地址；
  * [标准服务器平台固件接口规范](https://openruyi.cn/zh-Hans/docs/guide/recommended-practices/openruyi-risc-v-firmware-interface-specification/standard-server-platform-firmware-interface-specification)
  * [打包 & 修包快速入门](https://openruyi.cn/zh-Hans/docs/guide/quick-start-for-developers)
  * [如何在容器内使用 openRuyi](https://openruyi.cn/zh-Hans/docs/guide/how-to-install/container)
  * [如何安装 openRuyi 工作站版](https://openruyi.cn/zh-Hans/docs/guide/how-to-install/workstation)
  * [如何使用 openRuyi Zero](https://openruyi.cn/zh-Hans/docs/guide/how-to-install/zero)
  * [开放如意零](https://bgithub.xyz/openRuyi-Project/openRuyi-zero)
    * 一个最小的openRuyi initramfs，零不必要的服务
    * openRuyi Zero 版本旨在促进 SoC 的启动和内核开发，尤其是在硅芯片出现前阶段。考虑到基于FPGA的CPU和SoC仿真的限制