RTT D1s RDC2022纪念版开发板开箱使用分享与折腾记录

LIVPO · 2023-03-01 10:53:52

全志D1S芯片介绍
全志D1S是由全志公司推出的，基于阿里平头哥的C906内核的全新一代应用处理器。

C906兼容RISC-V架构，标配内存管理单元，可运行Linux等操作系统。C906采用5级整型流水线设计，并可选性能优异的单双精度浮点和128位矢量运算单元，
适用于消费类IPC、多媒体、消费类电子等应用领域

全志D1s，又名 F133，它是今年早些时候和支持 Linux 的开发板一起推出的全志D1 RISC-V 处理器的低成本版，它和D1的主要区别在于D1s内置的RAM是 64MB DDR2。

原理图解析：
RTT D1s RDC2022纪念版开发板使用了核心板+底板的设计方式，一般核心板使用多层板设计，完成最小系统设计后，底板可以使用双面板设计，这样可以节省制作成本，也方便开发板在项目直接购核心板，自行根据项目需求设计底板，降低了硬件设计的繁琐程度。

主供电采用EA3036，提供0.9V, 1.8V, 3.3V三路电源供电，其中0.9V电压为内核电压，1.8V为全志D1S内封的DDR2内存供电，3.3V为外设接口供电。

板载了一颗贴片SD卡，四线SDIO模式，方便量产时直接SMT即可完成贴片，通过丝印查找出其型号为苏州澜智公司推出的1Gb (128MByte) SD NAND，采用SLC，稳定性比普通的TF卡高。

板载的CH340连接到的是D1s的GP8/PG9/USART3引脚，这个有印象即可，其他接口后面使用到的时候再做提及。

2: RT-Thread smart开发

RT-THREAD SMART介绍
RT-Thread Smart 是基于 RT-Thread 操作系统上的混合操作系统，简称为 rt-smart，它把应用从内核中独立出来，形成独立的用户态应用程序，并具备独立的地址空间（32 位系统上是 4G 的独立地址空间）。

以下是 rt-smart 的整体结构框图，在硬件平台的基础上通过 MMU、系统调用的方式把整个系统分成了内核态及用户态。

基于RTT D1S 开发板运行RT-SMART
从上面的架构图中，我们可以看出，RM-smart层级关系是和linux内核具有一些相似之处的，都是分为用户态和内核态，我们开发一般也是从这两方面入手。

通过查阅全志D1的用户手册，我们可以知道，在默认情况下，其启动顺序为：

SMHC0 -> SPI NOR -> SPI NAND -> SMHC2

而RTT D1s开发板上的贴片SD卡连接到的正是SDIO0 (也就是SMHC0)，那么我们只要把rt-smart的系统烧录到贴片SD卡里面，上电后就能够运行rt-smart操作系统了。

RT-smart操作系统在SD卡中的分区如下图：

从0处开始的8KB空间是MBR分区头，这是文件系统规定的，直接跳过即可。
从0x2000开始的是SPL ，SPL类似于arm 嵌入式开发中常用的uboot，主要起到的功能是初始化DDR2，从SD卡中把内核或下一阶段的引导程序等复制到DDR2中，然后把程序指针指向内存空间中对应的起始地址并运行。
从0xE000开始的就是OpenSBI ，设备树和RT-smart内核，这一段代码会被复制到内存中以内核态运行。
从0x800000开始的是用户态程序，用户自己编写的程序就下载到这个位置，以用户态运行。
内核态与用户态的编译
本段内容主要参考了这篇文章：快来尝鲜！！使用 D1s (RDC2022 纪念版) 运行 RT-Smart

SPL
当前阶段，RT-smart的SPL程序尚未开源，所以该部分程序我们直接在上面的帖子里翻到最后，下载附件里的二进制文件即可。最终SPL程序文件名称为：

boot0_sdcard_sun20iw1p1_f133.bin

内核程序
开发环境：

虚拟机/实体机等方式运行Ubuntu20.04
首先创建一个工作文件夹：

mkdir ~/work/rttd1s
cd ~/work/rttd1s

然后克隆用户态仓库到该目录:

git clone https://github.com/RT-Thread/userapps.git

进入该目录后，下载RT-smart内核代码，并执行环境变量配置：

cd userapps
git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git
source smart-env.sh riscv64

结果出现了报错：

打开脚本后，发现是SHELL_FOLDER这个变量获取失败了，他获取的是执行该命令时第一个参数的所在位置。我们这个脚本是通过source命令来执行的。

SHELL_FOLDER=$(cd $(dirname $0); pwd)

我们可以通过直接硬编码其位置来修复这个问题，就像下图这样：

再次执行，没有再出现错误。

配置工具链：

python3 tools/get_toolchain.py riscv64

编译内核程序

进入 rt-thread/bsp/allwinner/d1s 目录下

使用 scons --menuconfig 查看配置。smart 使用的串口为 UART3 ，对应引脚为 PG8 和 PG9。检查 UART3 是否开启，以及引脚是否正确。

> General Drivers Configuration 
    > General Purpose UARTs 
        > Enable UART3

然后检查内核是否是使用的uart3

> RT-Thread Kernel > Kernel Device Object

后面我们会需要点亮屏幕，所以在这里提前打开LCD驱动：

> General Drivers Configuration ─────

使用 scons 命令编译内核
编译完内核之后，会自动执行打包命令 ./mksdimg.sh 打包出 sd.bin 镜像文件。该文件就是rt-smart系统的内核文件，根据上文中描述的那样，我们后面就会将其下载到SD卡的对应位置。

......
LINK rtthread.elf
riscv64-unknown-linux-musl-objcopy -O binary rtthread.elf rtthread.bin
riscv64-unknown-linux-musl-size rtthread.elf
   text    data     bss     dec     hex filename
 879356   60472  274136 1213964  12860c rtthread.elf
./mksdimg.sh
Allwinner TOC1 Image
Size: 1072640 bytes
Contents: 3 items
 00000000:00000490 Headers
 00000600:000188e0 => 40000000 opensbi
 00019000:00007475 => 40200000 dtb
 00020600:000e5748 => 40400000 kernel
scons: done building targets.

编译用户态程序
打包用户态程序需要用到当前目录下制作SDcard镜像的脚本，我们回到userapps主目录然后把脚本复制过去.

cd ~/work/rttd1s/userapps/
cp rt-thread/bsp/allwinner/d1s/mksdcard.sh ./mksdcard.sh

在当前目录下执行scons ，编译用户态程序，当出现提示scons: done building targets后，即为编译成功。

$ scons
.....
....
scons: done building targets

然后在当前目录下运行mkcard.sh，没有提示报错，即为成功，在当前目录下会生成sdroot.bin，这就是我们的用户态镜像，我们会将其烧录到sd卡的对应位置。

下载烧录
通过前文的努力，我们已经获得了所需的3个文件，分别是rt-smart提供的SPL，我们自己编译的内核文件和用户态文件，下面我介绍将其下载到开发板上SD卡的方法：

我们需要使用带数据传输功能的USB-TYPE-C线缆连接开发板的USB接口和电脑。这里有两种方法：

首先按住开发板上的FEL按键，然后插入电脑上电
先把线缆连接好，然后按住FEL按键，点击一次RST按键
，默认情况下会出现一个新的USB设备，但是会提示没有驱动。

然后我们需要使用zadig这个软件给该设备强制安装winusb驱动，zadig这个软件在前面的帖子里或者互联网上都可以找到。打开软件后，确认当前显示的设备是Unknown Device #1，然后安装驱动。

驱动安装完成之后，我们就可以使用xfel这个软件来下载程序了，改软件同样在上面帖子最后的附件里。

烧录的命令有三个，分别如下：

烧录boot镜像：

xfel.exe sd write 8192 boot0_sdcard_sun20iw1p1_f133.bin

烧录内核镜像：

xfel.exe sd write 57344 sd.bin

烧录用户态应用

xfel.exe sd write 8388608 sdroot.bin

我们把从Ubuntu中编译完的镜像复制到xfel同级目录，然后依次运行以上命令即可。命令中的sd write就是指烧录到贴片sd卡里，后面的数字是烧录的起始地址，就对应着SPL，内核和用户态程序的起始地址。

PS E:\MP\RTT-D1S\RDC资料\出厂固件+工具> ./xfel.exe sd write 8192 boot0_sdcard_sun20iw1p1_f133.bin
write 48Kbytes
swap buf:00023E00,len=512, cmdlen=512
Found SD card 125173760 bytes
100% [================================================] 48.000 KB, 226.353 KB/s
PS E:\MP\RTT-D1S\RDC资料\出厂固件+工具> ./xfel.exe sd write 57344 sd.bin
align up to 8KB, write 1072640 ==> 1048Kbytes
swap buf:00023E00,len=512, cmdlen=512
Found SD card 125173760 bytes
100% [================================================] 1.023 MB, 218.882 KB/s
PS E:\MP\RTT-D1S\RDC资料\出厂固件+工具> ./xfel.exe sd write 8388608 sdroot.bin
write 8192Kbytes
swap buf:00023E00,len=512, cmdlen=512
Found SD card 125173760 bytes
100% [================================================] 8.000 MB, 217.951 KB/s

烧录完成后，我们将串口的USB接口连接到电脑，然后重新上电即可运行。

串口的软件这里推荐使用mobaXterm，打开软件后，创建一个新的串口，波特率默认为500000。依次点击以下按钮：

然后按下重启键，就可以看到rt-smart系统已经运行起来了。

 \ | /
- RT -     Thread Smart Operating System
 / | \     5.0.0 build Feb 22 2023 22:26:54
 2006 - 2022 Copyright by RT-Thread team
hal_sdc_create 0
card_detect insert
Initial card success. capacity :60014MB
sdmmc bytes_per_secotr:200, sector count:7537400
found part[0], begin: 8388608, size: 58.614GB
found partition:sd0 of mbr at offset 0x0000000000004000, size:0x0000000007533400
hal_sdc_create 1
card_detect insert
Initial card failed!!
[E/drv-sdmmc] init sdmmc failed!
[E/drv-sdmmc] sdmmc_init failed!
[D/FAL] (fal_flash_init:47) Flash device |                  sdcard0 | addr: 0x00000000 | len: 0xa6e80000 | blk_size: 0x00000200 |initialized finish.
[I/FAL] ==================== FAL partition table ====================
[I/FAL] | name       | flash_dev |   offset   |    length  |
[I/FAL] -------------------------------------------------------------
[I/FAL] | download   | sdcard0   | 0x00800000 | 0x00800000 |
[I/FAL] | easyflash  | sdcard0   | 0x01000000 | 0x00100000 |
[I/FAL] | filesystem | sdcard0   | 0x01100000 | 0x00c00000 |
[I/FAL] =============================================================
[I/FAL] RT-Thread Flash Abstraction Layer initialize success.
Hello RISC-V
[W/DBG] disp:[parser_disp_init_para 575]of_property_read screen1_output_type fail


msh />Mount "sd0p0" on "/" success
hal_sdc_create 1
[os E] OS_MutexCreate():42, handle 0x4056e348
card_detect insert
mmc_send_app_op_cond,109 100
Initial card failed!!
[E/drv-sdmmc] init sdmmc failed!
sdmmc bytes_per_secotr:200, sector count:0
[E/drv-sdmmc] read offset 0 over part sector 0
[E/drv-sdmmc] device read mbr 1-sector failure

msh />ls bin/
Directory bin/:
hello.elf           341224
ping.elf            347336
pong.elf            342160
umailbox.elf        357440
vi.elf              517464
webclient.elf       393032
webserver.elf       489416
msh />

而RT-smart的msh就类似于linux里的shell,使用ls命令是查看文件，用户态程序存放在bin文件夹下。

用户程序开发
RT-smart的用户态程序是和内核分离的，我们在userapps文件夹下可以看到一个叫做apps的文件夹，里面存放的就是用户程序的代码，每个程序以文件夹的形式分开。

默认带的这些程序就是rt-smart自带的示例，用于演示相关api的使用。

比如这里的hello程序，执行后功能就是在控制台打印出一行hello, world!\n。

我们需要开发任何用户程序都是按照类似的流程做的。

我们在msh里运行bin/hello，查看一下效果：

msh />bin/hello.elf
msh />hello world!

如果我们要创建新的程序，就复制hello程序目录到当前文件夹，然后在此基础上进行开发，程序写完后依然是使用scons命令完成编译，mksdcard.sh打包镜像即可

运行LVGL

在rt-smart上运行lvgl也很方便，而且得益于rt-smart的内核态与用户态分离，我们可以很方便的借（zhao）鉴（chao）大佬们之前的研究成果。

这里非常感谢网友Rb君的努力！他的工作如下：

丝滑的在RT-Smart用户态运行LVGL

https://club.rt-thread.org/ask/article/e8bc90918bd055eb.html

具体的原理我这里不再赘述，大家可以进他的帖子看看，我这里给出最快速的体验方法：

首先克隆 lvgl用户态程序

mkdir git_projs
cd git_projs/
git clone https://github.com/Rbb666/RT-Smart-UserAPP.git
cd .. # 回到userapps目录
cp -r git_projs/RT-Smart-UserAPP/userapps/media/ ./  # 复制media文件夹到我们的userapps

然后我们需要修改scons的编译脚本，这里用任何喜欢的编辑器打开userapps目录下的SConstruct文件，翻到最后，添加一行编译media文件夹：

因为我手上只有一块不支持电容触摸的RGB-LCD屏幕，所以很遗憾，我在这里将lvgldemo 里的auto play打开，达到不需要触屏，自动播放的效果。

然后依然是使用scons编译用户程序，mksdcard.sh打包镜像，重新下载到贴片TF卡中后，即可运行lvgl程序下面是效果演示：

可以看到效果还是很不错的，480*272分辨率的屏幕能够达到60fps.

3: 感想

RISCV内核是一种全新开放指令集risc核心，打断了之前arm内核在相关领域内的垄断低位，几年内就推出了应用处理器级别的SOC，具有强大的性能，而且开发方式和之前基于arm的开发基本没有什么区别。

RT-smart操作系统其实我之前并未怎么了解，只知道是一种用于应用处理器（带MMU）的实时操作系统。

经过实际使用下来，我感觉用起来还是很舒服的，有别于linux，其具有启动快，中断快等优点，（arm-linux启动一般都需要数十秒，rt-smart可能只需要1秒）

使用scons开发，这一点也有别于linux的那一套makefile。需要一定的学习过程。

但是最大的问题是相关的文档还是太缺少了，光是对rt-smart这一套概念的理解就花了不少的时间，希望国内厂商以后还是能够在文档相关的工作做的更好。

4：感谢

快来尝鲜！！使用 D1s (RDC2022 纪念版) 运行 RT-Smart

丝滑的在RT-Smart用户态运行LVGL

WhyCan Forum(哇酷开发者社区)

楼主 # 2023-03-01 10:53:52 分享评论