介绍一款轻量级的RISC-V解释型模拟器

一、简介

XEMU 是一款轻量级的 RISC-V 解释型模拟器，基于 C 语言实现，支持 RV32IM 指令集，支持简单外设模拟

解释型模拟器：取指、译指、执行、更新 PC，例如 Spick、XEMU

翻译型模拟器：取值、译指、生成本机指令序列、更新 PC，例如 QEMU

二、功能介绍

1. 环境介绍
   软件编译器：GNU MCU Eclipse RISC-V Embedded GCC, 64-bit (gcc version 8.2.0)
2. 地址分配

实际使用的空间大小详见 link.lds 文件。

三、使用说明

1. 指令集测试
   在源代码中关闭宏 ENABLE_UART

执行 ./autotest.bat 或者 ./autotest.sh，自动测试所有指令

模拟器退出条件：x26=1，x27=0/1

2. 处理器功能模拟
   进入 ./sim 文件夹下，选择测试用例并进入，执行 make build

在根目录下执行 make build && make run

模拟器退出条件：

通过 UART1 发送字节序列 0x1b 0x04

键盘输入 Ctrl + b

四、示例

运行 rt-thread-nano 3.15

修改 Makefile，路径 ./sim/config.mk

ifeq ($(shell uname), Linux)
EMBTOOLPATH = /home/crazy/Tools/compiler/xuantie/v8.4.0/riscv64-elf-x86_64-20210307
EMBTOOLPREFIX = ${EMBTOOLPATH}/bin/riscv64-unknown-elf
CC = ${EMBTOOLPREFIX}-gcc
OBJDUMP = ${EMBTOOLPREFIX}-objdump
OBJCOPY = ${EMBTOOLPREFIX}-objcopy
else
EMBTOOLPATH = C:/riscv-none-embed
EMBTOOLPREFIX = ${EMBTOOLPATH}/bin/riscv-none-embed
CC = ${EMBTOOLPREFIX}-gcc.exe
OBJDUMP = ${EMBTOOLPREFIX}-objdump.exe
OBJCOPY = ${EMBTOOLPREFIX}-objcopy.exe
endif

进入测试用例目录，编译目标程序

cd sim/rtthread-nano
make build

编译模拟器并运行

make build && make run

运行结果

退出运行，Ctrl + b

五、写在最后

可以在 vcs 上直接仿真，环境都配置好了，直接用 dve/verdi 看波形和 log，在 Makefile 中修改 risc-v gcc 编译器路径即可

提供了 fpga 的实现，可以一键生成 xilinx 工程，提供了 coe 文件生成，可以一起下载到 fpga 中。工程中提供了 bootloader 的 demo，可以通过串口烧写程序（烧写到 bram 中，掉电丢失）

国产的 gowin fpga 也做了适配，使用 sispeed 的 Tang 9K 开发板。和 xilinx 的 fpga 操作类似

最后就是这几天写的 xemu，只适配了 rt-thread nano 3.1.5，完整的 rt-thread 没有去移植.