新突破！openEuler UniProton 实时操作系统成功适配 RISC-V 架构

近日，risc-v sig 的罗君同学@jer6y 在 risc-v 架构上完成了对 uniproton 进行的初步适配工作，目前项目已经可以在 qemu 上启动运行 demo 程序。

uniproton 是一款由 openeuler 社区推出的实时操作系统，具备极致的低时延和灵活的混合关键性部署特性，可以适用于工业控制场景，既支持微控制器 mcu，也支持算力强的多核 cpu。

risc-v sig 在持续完善 openeuler risc-v 生态系统能力的同时，不断深入探索嵌入式领域的广泛应用场景。这些应用场景覆盖了实时操作系统（rtos）、异构多核系统以及 bsp（board support package）支持等关键技术领域。

risc-v 架构的适配工作

为了补足 uniproton 在 risc-v 架构下的能力，罗同学在以下几个方面进行了深入的适配：

1. 中断框架方面，添加了 risc-v plic（外设中断控制器）和本地中断控制器的对应驱动代码，添加了板载配置，用于指定 plic 和 clint 的基地址以及适配 uniproton 实时操作系统的硬件中断 api 框架，包括初始化相关 api 、优先级相关 api 、中断操作相关 api 以及添加外部中断处理函数分发入口 api。

2. 异常框架方面，添加了异常 dump 的上下文结构体，并实现了异常函数分发入口 api，以及与软件异常相关的 api，以确保 uniproton 能够有效地处理各种异常情况。

3. 进程框架方面，添加了 risc-v 下的进程上下文结构体，并适配了进程初始化 api 和进程上下文切换 api，实现了 risc-v 下的进程 cpu 信息的屏蔽。

4. ipc 框架方面，进行了一些调度 api 的适配工作，利用 riscv ecall 硬件特性实现 tasktrap 接口，屏蔽了 risc-v 底层的硬件异常机制，以支持利用如信号量、信号和消息队列等 ipc 的 api 进行线程同步。

5. 用户 api 框架方面，添加了用户使用的 trap 入口 api，并适配了用户使用的临界区 api，cpu 占用率 api，内核钩子模块 api。

在上述能力的支持下，开发者可以利用中断系列的 api 开发 risc-v 芯片的设备驱动程序；利用异常系列的 api 开发 risc-v 下的 dump 工具作为内核开发的辅助调试工具，如打印出异常相关的 risc-v 寄存器值和异常原因，利用回调处理特殊的 risc-v 异常，并且结合 risc-v mmu 实现 lazy_brk, cow 等类似的特性；利用进程 api 结合其他系列的 api 开发 risc-v 架构设备驱动，开发基础组件如自定义 shell，自定义协议栈等；利用其他用户 api 如 cpu 占用率 api，钩子模块 api 等开发性能测试工具

为了帮助用户更好地理解和在 risc-v 上探索 uniproton，罗同学还提供了相关文档、示例 demo 以及基于 uapi 开发的应用：

• uniproton risc-v 文档：https://gitee.com/jer6y/uniproton-documentation
• riscv64_qemu_helloworld 工程：https://gitee.com/openeuler/uniproton/blob/master/doc/demousageguide/riscv64_demo_usage_guide.md

未来规划

项目目前仅仅对 uniproton 在 risc-v64 进行了初步的架构适配，后续还有大量完善适配的空间，罗同学计划 risc-v sig 一起在以下几个方面进行进一步的完善：

1. 添加 s 态的适配，包括适配构建框架、添加 s 态编译可选项，并在 arch 侧添加支持 s 态的代码。这将进一步提升 uniproton 在 risc-v 架构上的兼容性和可扩展性。
2. 适配 mcs 仓库，并添加 openamp 示例 app，在 risc-v64 virt 上进行混合部署。这将帮助用户更好地理解和应用 uniproton 在实际场景中的能力。
3. 添加 licheerv nano 的 bsp 适配 demo，并适配 nano 在 openeuler embedded 的 bsp 驱动，以实现在 nano 上的混合部署。这将进一步扩展 uniproton 的应用范围和适配能力。
4. 添加 uniproton risc-v 的门禁测试，以验证 uniproton 在实际环境中的可靠性和安全性。

开发者说

项目的主要贡献者罗同学分享了自己的开发感想：

“作为一个内核开发者兼内核爱好者，我在使用 uniproton 开发之前已经体验过一些常见的 rtos 如 tencentos tiny、ucos-iii 等的内核开发。在我看来，uniproton 除了像其他 rtos 一样提供了丰富的 api ，同时还对硬件中断管理进行了一层抽象，支持在不同芯片上使用相同的中断管理 api 对中断进行管理，例如中断回调函数注册，中断优先级设置等，这使得内核开发者非常容易管理各个中断。”

“不仅如此，uniproton 在异常错误管理方面也十分具有特色，为每个任务设置了对应的异常错误码，当任务运行过程产生异常时，会根据优先级进行记录，优先级高的异常还会主动的调用异常接口 api 进入硬件异常，执行用户的回调函数，这极大的方便了开发者的调试。更重要的是，uniproton 可以与 openeuler mcs 混合部署，在多核异构上实现 linux + rtos。”

“不过，虽然 uniproton 在性能和对内核开发者的使用体验方面都十分卓越，但是仍然存在一些不足，即软件基础组件较少，芯片架构支持也需要进一步的完善。相信在 openeuler 社区的各位朋友的支持下，uniproton 会逐渐有更多的软件支持，适配在更多的芯片上。”

加入我们

目前 risc-v sig 正在筹备 24.03 lts 完全官方架构支持工作，这是 23.09 最小官方支持工作的延续。在本次发版中我们会研究丰富多样的官方原生应用软件对 risc-v 架构的支持，完全对标 x86 和 arm 的官方支持范围，让 risc-v 成为 openeuler 主流的架构选择。与此同时我们还在进行 llvm 平行宇宙计划，探索 risc-v 在嵌入式场景的有趣玩法和试验一切与 risc-v 生态相关的各种好玩的事情。

我们希望在不久的将来能有更多的社区朋友参与到类似 uniproton 支持 risc-v 架构的工作中，鼓励大家积极参与开放 openeuler 社区的 risc-v sig，共同推动 openeuler 社区在 risc-v 生态方面的发展。我们相信 risc-v 架构将成为未来的趋势，并希望通过社区的共同努力，助力 openeuler 社区在 risc-v 领域的蓬勃发展。

目前中科院软件所在长期招募相关实习生，如果您对 risc-v 生态感兴趣，欢迎联系下面的微信号加入 risc-v sig 交流群，一起讨论更多关于 risc-v 的内容，为推动 openeuler & risc-v 生态贡献力量！

中科院软件所 王经纬

请备注 oerv

周锐发，中科院软件所实习生，openeuler 社区 risc-v sig 贡献者 ，目前在辽宁科技大学读研三，对于深度学习，linux 内核内存管理有着浓厚兴趣，负责协助 risc-v sig 的公众号运营工作，同时在研究 uniproton risc-v 门禁支持工作。

罗君，中科院软件所实习生，openeuler 社区 risc-v sig 贡献者，目前在四川大学读大三，当前主要在为 embedded-sig 的项目做 risc-v 方面的支持，包括不限于 uniproton 软件 risc-v 支持，mcs risc-v 支持等。kernel 爱好者，verilog 爱好者，沙盒游戏玩家。