RISC-V QEMU で動作するベアメタルプログラム

RISC-V量子拡張は, 「RiscV.RV32IU」として @k_yamaz 蛙 が提案しています.
（詳しくは, 技術ブログ Qiita に投稿した RISC-Vの量子計算拡張 をご参照ください. ）
思いつきなどをメモしていきます.

VSCode でビルドしたプログラムの動作がうまく行かないままですので, 自作でベアメタルプログラムのサンプルを作成します.

簡単なテストコードとして, 次の main.c を作成します. 

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#define UART0DR (volatile unsigned char *) 0x10000000
#define PRINT_UART0(x) print_uart(UART0DR, x)

void print_uart(volatile unsigned char* base_addr, const char *s) {
  while(*s != '\0') {
    *UART0DR = (unsigned char)(*s);
    s++;
  }
}

int main() {
  const char* msg = "Hello world!\n";
  PRINT_UART0(msg);
  return 0;
}

ライブラリが使えないので, UART0 のアドレスにメッセージ ( msg )のキャラクタコードを書き込むプログラムです.

つぎに, 簡易的なブートローダー startup.S を作成します. 

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.align 6

.equ UART_BASE, 0x10000000
.equ REG_RBR, 0
.equ REG_TBR, 0
.equ REG_IIR, 2
.equ IIR_TX_RDY, 2
.equ IIR_RX_RDY, 4

.section .text
.globl _start
.globl stack_top

_start:
  la sp, stack_top
  call main

loop_here: j loop_here

次のリンカーに渡すセクション等を定義したスクリプト ( link.ld ) を使って, この２つのプログラムをコンパイルします. 

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OUTPUT_ARCH( "riscv" )
ENTRY( _start )
SECTIONS
{
  /* text: test code section */
  . = 0x80000000;
  .text : { *(.text) }
  /* data: Initialized data segment */
  .data : { *(.data) }
  .rodata : { *(.rodata) }
  .sdata : { *(.sdata) }
  .debug : { *(.debug) }
  . += 0x8000;
  stack_top = .;

  /* End of uninitalized data segement */
  _end = .;
}

（コンパイルの実行）

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riscv32-unknown-elf-gcc -T link.ld startup.S main.c -o hello -mabi=ilp32 -fPIC -nostdlib -nostartfiles

（QEMUでベアメタルプログラムとして実行）

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qemu-system-riscv32 -nographic -machine virt -kernel hello

（出力される画面）

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Hello world!

Ctrl-A x で QEMU は終了します.