vexpress_v2p_ca9

Проект для разработки на «голом железе» (bare metal) на основе платы vexpress_v2p_ca9x4, созданной для работы с архитектурой ARM. Проект можно запустить в эмуляторе QEMU. Цель проекта — глубокое изучение процесса запуска, многоядерного управления, кэша, MMU и других связанных тем, а также освоение разработки низкоуровневых драйверов с использованием языка Rust.

История разработки

• 2021.03.22: Создание проекта, базовая работа с последовательным портом выполнена корректно.
• 2021.03.24: Добавлен код для загрузки с нескольких ядер.
• 2021.04.11: Настроена MMU, на данный момент используется плоская адресация.
• 2021.05.03: Завершена первоначальная миграция FreeRTOS (в настоящее время работает только на одном ядре).
• 2021.06.13: Разработана предварительная схема распределения памяти, завершена начальная настройка MMU. Весь проект теперь использует виртуальные адреса вместо физических, что подготавливает почву для будущих пользовательских процессов.
• 2021.06.20: Созданы базовые таблицы страниц для задач и переключение между ними в контексте. Требуется доработка, включая улучшение стратегии распределения памяти для таблиц страниц, использование элементов таблицы страниц TTBR1 для закрепления ядра и планирование вторичных таблиц страниц. (Распределение памяти вызывает сложности, не хочется усложнять реализацию. Также рассматривается возможность отказа от использования ELF-файлов для исполняемых файлов пользовательского режима, чтобы сделать всё как можно более лёгким. Кроме того, планируется разработать гибкий драйвер для пользовательского режима вместо жёстко встроенного в ядро. В настоящее время рассматривается наилучший способ предоставления ядром сопоставления адресов пользовательскому режиму. Коммуникация между процессами также является сложной задачей. При разработке кода ядра необходимо полностью отказаться от традиционных подходов к проектированию пользовательского режима и драйверов.)

+----------------------+ 0xFFFFFFFF  <------------+
|                      |                          |
|                      |                          |
|    PERIPH            |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
+----------------------+ 0xF0000000               |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
+----------------------+                          |
|    SRAM  (32M)       |                          |
+----------------------+ 0xE0000000               | KERNEL(1G)
|                      |                          |
|                      |                          |
| DDR high addr (512M) |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
+----------------------+ 0xD0000000               |
|                      |                          |
|                      |                          |
| DDR low addr  (512M) |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
+----------------------+ 0xC0000000  <------------+
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|         3G           |                          | USER(3G)
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
|                      |                          |
+----------------------+ 0x00000000  <------------+

• 2022.01.14: Планируется продолжить обновление проекта, начата работа над простой программой с интерфейсом командной строки. Welcome debugging vexpress_v2p_ca9 project!

V2PCA9@FreeRTOS>help help: Перечисляет все зарегистрированные команды. version: показывает версию. uname: по очереди выводит информацию о команде uname. echo: по очереди выводит переданную информацию. ps: показывает состояние каждой задачи FreeRTOS. free: показывает память каждой кучи FreeRTOS.

V2PCA9@FreeRTOS>