@ -1,8 +1,8 @@
# 第八章． ： （ ）
# 第八章． ： （ ）
### 目录
### 目录
- [8.1 实验5的基础知识 ](#fundamental )
- [8.1 实验4的基础知识 ](#fundamental )
- [8.1.1 pynq开发板介绍 ](#subsec_pynq )
- [8.1.1 pynq开发板介绍 ](#subsec_pynq )
- [8.1.2 内存映射I/O(MMIO) ](#subsec_MMIO )
- [8.1.2 内存映射I/O(MMIO) ](#subsec_MMIO )
- [8.1.3 riscv-fesvr原理 ](#subsec_fesvr )
- [8.1.3 riscv-fesvr原理 ](#subsec_fesvr )
@ -10,116 +10,128 @@
- [8.1.5 中断驱动I/O控制方式 ](#subsec_plic )
- [8.1.5 中断驱动I/O控制方式 ](#subsec_plic )
- [8.1.6 设备文件 ](#subsec_file )
- [8.1.6 设备文件 ](#subsec_file )
- [8.2 lab5_1 POLL ](#polling )
- [8.2 lab5_1 POLL ](#polling )
- [给定应用 ](#lab4_1_app )
- [给定应用 ](#lab5_1_app )
- [实验内容 ](#lab4_1_content )
- [实验内容 ](#lab5_1_content )
- [实验指导 ](#lab4_1_guide )
- [实验指导 ](#lab5_1_guide )
- [8.3 lab5_2_PLIC ](#PLIC )
- [答案解析 ](#lab5_1_ans )
- [给定应用 ](#lab4_2_app )
- [8.3 lab5_2 PLIC ](#PLIC )
- [实验内容 ](#lab4_2_content )
- [给定应用 ](#lab5_2_app )
- [实验指导 ](#lab4_2_guide )
- [实验内容 ](#lab5_2_content )
- [8.4 lab5_3_hostdevice ](#hostdevice )
- [实验指导 ](#lab5_2_guide )
- [给定应用 ](#lab4_3_app )
- [答案解析 ](#lab5_2_ans )
- [实验内容 ](#lab4_3_content )
- [8.4 lab5_3 hostdevice ](#hostdevice )
- [实验指导 ](#lab4_3_guide )
- [给定应用 ](#lab5_3_app )
- [实验内容 ](#lab5_3_content )
- [实验指导 ](#lab5_3_guide )
- [答案解析 ](#lab5_3_ans )
< a name = "fundamental" > < / a > < a name = "fundamental" > < / a >
## 7 .1 实验5的基础知识
## 8 .1 实验5的基础知识
完成前面所有实验后， 四的设备实验中， ， ocket chip上增加uart模块和蓝牙模块， ， ，
完成前面所有实验后， 五的设备实验中， ， ocket chip上增加uart模块和蓝牙模块， ， ，
< a name = "subsec_pynq" > < / a > < a name = "subsec_pynq" > < / a >
### 7 .1.1 pynq开发板介绍
### 8 .1.1 pynq开发板介绍
本实验中， 2开发板上搭载两块芯片， 架构32位芯片， ， ； ， ， ， ，
本实验中， 1开发板上搭载两块芯片， 架构32位芯片， ， 操作系统 ； ， ， ， ，
 < img title = "" src = "pictures/fig6_4.png" alt = "" data-align = "center" >
如上图， ， ， （ ） ， ； ， ， （ ） ， ， ， ，
如上图， ， ， （ ） ， 控制器 等； ， ， （ ） ， ， ， ，
实验四和前三个实验的关系 如下：
实验五和前四个实验的区别 如下：
 < img title = "" src = "pictures/fig6_5.png" alt = "" data-align = "center" width = "600" >
可见除了部分硬件相关的操作外， ， ， ，
可见除了部分硬件相关的操作外， ， PL端与PS端 两端的设备，另一方面在不同地方运行基本不用修 改太多代码，非常优越。
< a name = "subsec_MMIO" > < / a > < a name = "subsec_MMIO" > < / a >
### 7 .1.2 内存映射I/O(MMIO)
### 8 .1.2 内存映射I/O(MMIO)
内存映射(Memory-Mapping I/O)是一种用于设备驱动程序和设备通信的方式， ， ， ， ， ，
内存映射(Memory-Mapping I/O)是一种用于设备驱动程序和设备通信的方式， ， ， ， ， ，
在MMIO中， ， ， ， ， ， ， ， ， ，
在MMIO中， ， ， ， ， ， ， ， ， ，
在本章节中， 固定的内存地址，因此可以通过对这些地址进行读写控制蓝牙和小车电机。
在本上一章节中， 固定的内存地址，因此可以通过对这些地址进行读写控制蓝牙和小车电机。
< a name = "subsec_fesvr" > < / a > < a name = "subsec_fesvr" > < / a >
### 7 .1.3 riscv-fesvr原理
### 8 .1.3 riscv-fesvr原理
riscv-fesvr是PKE在PYNQ开发板上使用的重要工具， ， ， ， 块负责接受PKE对ARM端的系统调用请求， ； ，
riscv-fesvr是PKE在PYNQ开发板上运行的重要工具， ， ， ： 块负责接受PKE对ARM端的系统调用请求， ，并返回相应的操作结果 ；内存模块负责ARM端 读写RISCV端的内存，
PKE调用宿主机/开发板ARM端的系统调用函数使用的是HTIF协议。协议要求内核保留两个地址， ， ， ， ， ， 。
PKE调用宿主机/开发板ARM端的系统调用函数使用的是HTIF协议。协议要求内核保留两个64位变量： ， ， ， 。
 tohost与fromhost变量的格式如下：
打个比方， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， < img src = "pictures/to_from_host.png" title = "" alt = "" data-align = "center" width = "500" >
riscv-fesvr的内存模块用来读写RISCV端的内存， ， ，
当通过HTIF进行系统调用时， ， ：
< img src = "pictures/fig6_7.png" title = "" alt = "" data-align = "center" >
例如， ， ， ， ， ， ， ， ， ，
PKE在写入tohost变量发起ARM端系统调用后， ， ，
riscv-fesvr的内存模块用来读写RISCV端的内存， ， ，
另外， ， ：
另外， ， ：
* ioctl函数比较简单，
* ioctl系统调用的实现比较简单，
* mmap函数比较麻烦， ， ， ， ； ， ，
* mmap系统调用的实现比较麻烦， ， ， 内存用数组存储映射地址， ； 读取时， PKE向readmmap传入数组 索引， ARM端被映射 地址，
< a name = "subsec_polling" > < / a > < a name = "subsec_polling" > < / a >
### 7 .1.4 轮询I/O控制方式
### 8 .1.4 轮询I/O控制方式
在实验四中，我们设备管理的主要任务是控制设备与内存的数据传递，具体为从蓝牙设备读取到用户输入的指令字符（或传递数据给蓝牙在手机端进行打印），解析为小车前、后、左、右、停止等动作来传输数据给电机实现对小车的控制。在前两个实验中，我们分别需要对轮询控制方式和中断控制 方式进行实现。
在实验五中，我们设备管理的主要任务是控制设备与内存间的数据传递。具体来讲，需要将从蓝牙设备读取到的用户输入指令字符，解析为小车前进、后退、左转、右转和停止动作，并传输对应的小车控制指令给电机控制器实现对小车的控制。在前两个实验中，我们分别需要对蓝牙设备的轮询和中断访问 方式进行实现。
首先， （ ） ， ， ， ， 。对于轮询方式（ ） ， ， ， ， ， 。
轮询I/O控制方式流程如图：
轮询I/O控制方式流程如图：
< img = "pictures/fig6_1_polling.png" alt = "fig6_1" style = "zoom:100%;" / > < img title= "" src= "pictures/fig6_1_polling.png" alt = "fig6_1" style = "zoom:100%;" data-align = "center" width = "301" >
< a name = "subsec_plic" > < / a > < a name = "subsec_plic" > < / a >
### 7 .1.5 中断驱动I/O控制方式
### 8 .1.5 中断驱动I/O控制方式
在前一种轮询的控制方式中， ， 处于 等待I/O设备完成数据传输的循环测试中， ， ， ， ， ， ， ， ， ，
在前一种轮询的控制方式中， ， 在 等待I/O设备完成数据传输的循环测试中， ， ， ， ， ， 当 采用中断驱动的控制方式时 ， ， ，
Riscv 包含三类中断：软中断、时钟中断和外部中断。软中断和时钟中断我们在实验一已经接触过，而设备触发的中断属于外部中断。在实验一中，我们在机器态捕获了时钟中断，然后将其转发成内核态的软中断交由中断处理程序处理； ， ， ， （ ） ， ， ，
RISCV 包含三类中断：软中断、时钟中断和外部中断。软中断和时钟中断我们在实验一已经接触过，而设备触发的中断属于外部中断。在实验一中，我们在机器态捕获了时钟中断，然后将其转发成内核态的软中断交由中断处理程序处理。本章则直接通过设置MIDELEG寄存器， 内核态的中断处理程序处理， ， （ ） ， ， ，
中断驱动I/O方式流程如图：
中断驱动I/O方式流程如图：
< img = "pictures/fig6_2_plic.png" alt = "fig6_2" style = "zoom:100%;" / > < img title= "" src= "pictures/fig6_2_plic.png" alt = "fig6_2" style = "zoom:100%;" data-align = "center" width = "319" >
< a name = "subsec_file" > < / a > < a name = "subsec_file" > < / a >
### 7 .1.6 设备文件
### 8 .1.6 设备文件
用户程序访问外部设备通常有两种方式：通过特定系统调用访问和通过设备文件访问。前者即操作系统提供专门的函数控制设备，后者是操作系统把设备指定成一个文件，通过通用的文件的读写 函数控制设备。设备文件常用的函数除了open、read、write、close， ：
用户程序访问外部设备通常有两种方式：通过特定系统调用访问和通过设备文件访问。前者即操作系统提供专门的函数控制设备，后者是操作系统把设备抽象成一个设备文件，通过通用的文件访问 函数控制设备。设备文件常用的函数除了open、read、write、close， ：
* ioctl： ； ， ， ； ， ， ； ， ； 我们 可以设置采样率、数据格式等。
* ioctl： ； ， ， ； ， ， ； ， ；
* mmap： ， ， ； ， ， ， 填NULL表示由操作系统自己 指定； ， ； ； ，
* mmap： ， ， ； ， ， ， 传递NULL表示由操作系统 指定； ， 访问 权限和其他参数； ； ，
在本章节中， 将使用PKE通过HTIF协议和PS端的riscv-fesvr进行通信， ，
在本章的第三个实验中，我们 将使用PKE通过HTIF协议和PS端的riscv-fesvr进行通信， ， 另外， ， ， ， ，
< a name = "polling" > < / a > < a name = "polling" > < / a >
## 7.2 lab4 _1 poll
## 8.2 lab5 _1 poll
< a name = "lab 4 _1_app"> < / a > < a name = "lab 5 _1_app"> < / a >
#### ** 给定应用**
#### ** 给定应用**
- user/app_poll.c
- user/app_polling.c
```c
```c
1 /*
1 /*
2 * Below is the given application for lab4 _1.
2 * Below is the given application for lab5 _1.
3 * The goal of this app is to control the car via Bluetooth.
3 * The goal of this app is to control the car via Bluetooth.
4 */
4 */
5
5
@ -142,50 +154,54 @@ Riscv包含三类中断：
应用通过轮询的方式从蓝牙端获取指令，实现对小车的控制功能。
应用通过轮询的方式从蓝牙端获取指令，实现对小车的控制功能。
* （ 3_3的答案， ） ， _3中所做的修改， ：
* （ 4_3的答案， ） ， _3中所做的修改， ：
```bash
```bash
//切换到lab4 _1
//切换到lab5 _1
$ git checkout lab4 _1_poll
$ git checkout lab5 _1_poll
//继承lab3 _3以及之前的答案
//继承lab4 _3以及之前的答案
$ git merge lab3_3_rrsched -m "continue to work on lab4 _1"
$ git merge lab4_3_hardlink -m "continue to work on lab5 _1"
//重新构造
//重新构造
$ make clean; make
$ make clean; make
```
```
由于本实验给出的基础代码修改了硬件相关的部分代码， ， ， 六 章中的说明完成了fpga实验1，
由于本实验给出的基础代码修改了硬件相关的部分代码， ， ， 七 章中的说明完成了fpga实验1，
make完成后， ， ：
make完成后， ， ：
1. 首先， ： ， ，
1. 首先， ： ， ，
2. 通过ssh协议连接到开发板（ ） ， ：
2. 通过ssh协议连接到开发板（ ） ， ：
```bash
```bash
$ sudo ./program.sh # 若重启过开发板，则在执行程序前要先执行此脚本进行烧录
$ sudo ./program.sh # 若重启过开发板，则在执行程序前要先执行此脚本进行烧录
$ sudo ./riscv-fesvr riscv-pke app_poll
$ sudo ./riscv-fesvr riscv-pke app_polling
In m_start, hartid:0
In m_start, hartid:0
(Emulated) memory size: 256 MB
(Emulated) memory size: 256 MB
Enter supervisor mode...
Enter supervisor mode...
PKE kernel start 0x0000000080000000, PKE kernel end: 0x0000000080009000, PKE kernel size: 0x0000000000009 000 .
PKE kernel start 0x0000000080000000, PKE kernel end: 0x0000000080011000, PKE kernel size: 0x0000000000011 000 .
free physical memory address: [0x0000000080009 000, 0x00000000800fffff]
free physical memory address: [0x0000000080011 000, 0x00000000800fffff]
kernel memory manager is initializing ...
kernel memory manager is initializing ...
KERN_BASE 0x0000000080000000
KERN_BASE 0x0000000080000000
physical address of _etext is: 0x0000000080005 000
physical address of _etext is: 0x0000000080009 000
kernel page table is on
kernel page table is on
RAMDISK0: base address of RAMDISK0 is: 0x0000000080072000
RFS: format RAMDISK0 done!
Switch to user mode...
Switch to user mode...
in alloc_proc. user frame 0x00000000800f9000, user stack 0x000000007ffff000, user kstack 0x00000000800f8000
in alloc_proc. user frame 0x0000000080066000, user stack 0x000000007ffff000, user kstack 0x0000000080065000
FS: created a file management struct for a process.
in alloc_proc. build proc_file_management successfully.
User application is loading.
User application is loading.
Application: app_polling
Application: app_polling
CODE_SEGMENT added at mapped info offset:3
CODE_SEGMENT added at mapped info offset:4
Application program entry point (virtual address): 0x0000000000010078
DATA_SEGMENT added at mapped info offset:5
Application program entry point (virtual address): 0x00000000000100b0
going to insert process 0 to ready queue.
going to insert process 0 to ready queue.
going to schedule process 0 to run.
going to schedule process 0 to run.
Ticks 0
please input the instruction through bluetooth!
please input the instruction through bluetooth!
You have to implement sys_user_uart_getchar to get data from UART using uartgetchar in lab4_1 and modify it in lab4 _2.
You have to implement sys_user_uart_getchar to get data from UART using uartgetchar in lab5_1 and modify it in lab5 _2.
System is shutting down with exit code -1.
System is shutting down with exit code -1.
```
```
@ -198,24 +214,29 @@ make完成后，
如输出提示所表示的那样， ， ， ， ， ：
如输出提示所表示的那样， ， ， ， ， ：
``` bash
```bash
$ sudo ./program.sh # 若重启过开发板，则在执行程序前要先执行此脚本进行烧录
$ sudo ./program.sh # 若重启过开发板，则在执行程序前要先执行此脚本进行烧录
$ sudo ./riscv-fesvr riscv-pke app_poll
$ sudo ./riscv-fesvr riscv-pke app_polling
In m_start, hartid:0
In m_start, hartid:0
(Emulated) memory size: 256 MB
(Emulated) memory size: 256 MB
Enter supervisor mode...
Enter supervisor mode...
PKE kernel start 0x0000000080000000, PKE kernel end: 0x0000000080009000, PKE kernel size: 0x0000000000009 000 .
PKE kernel start 0x0000000080000000, PKE kernel end: 0x0000000080011000, PKE kernel size: 0x0000000000011 000 .
free physical memory address: [0x0000000080009 000, 0x00000000800fffff]
free physical memory address: [0x0000000080011 000, 0x00000000800fffff]
kernel memory manager is initializing ...
kernel memory manager is initializing ...
KERN_BASE 0x0000000080000000
KERN_BASE 0x0000000080000000
physical address of _etext is: 0x0000000080005 000
physical address of _etext is: 0x0000000080009 000
kernel page table is on
kernel page table is on
RAMDISK0: base address of RAMDISK0 is: 0x0000000080072000
RFS: format RAMDISK0 done!
Switch to user mode...
Switch to user mode...
in alloc_proc. user frame 0x00000000800f9000, user stack 0x000000007ffff000, user kstack 0x00000000800f8000
in alloc_proc. user frame 0x0000000080066000, user stack 0x000000007ffff000, user kstack 0x0000000080065000
FS: created a file management struct for a process.
in alloc_proc. build proc_file_management successfully.
User application is loading.
User application is loading.
Application: app_polling
Application: app_polling
CODE_SEGMENT added at mapped info offset:3
CODE_SEGMENT added at mapped info offset:4
Application program entry point (virtual address): 0x0000000000010078
DATA_SEGMENT added at mapped info offset:5
Application program entry point (virtual address): 0x00000000000100b0
going to insert process 0 to ready queue.
going to insert process 0 to ready queue.
going to schedule process 0 to run.
going to schedule process 0 to run.
please input the instruction through bluetooth!
please input the instruction through bluetooth!
@ -226,42 +247,43 @@ please input the instruction through bluetooth!
1. 在手机端下载任意一种蓝牙串口通信APP（ ： ， ， ）
1. 在手机端下载任意一种蓝牙串口通信APP（ ： ， ， ）
2. 打开手机蓝牙开关。
2. 打开手机蓝牙开关。
3. 点击蓝牙串口通信APP下方的蓝牙设备按钮， ， ， ，
3. 点击蓝牙串口通信APP下方的蓝牙设备按钮， ， ， ，
4. 点击蓝牙串口通信APP下方的收发数据按钮， ， ：
4. 点击蓝牙串口通信APP下方的收发数据按钮， ， ：
** 注意，若软硬件都正确无误，在发送下方指令后小车会立即开始运动。请务必确保小车的运动在实验人员的控制之内！若小车上有连接用于调试的网线等设备，建议暂时使小车的四个车轮处于悬空状态。当功能全部测试无误后，可以在保持程序运行的情况下直接拔掉网线，并将小车放置在地面上移动**。
** 注意，若软硬件都正确无误，在发送下方指令后小车会立即开始运动。请务必确保小车的运动在实验人员的控制之内！若小车上有连接用于调试的网线等设备，建议暂时使小车的四个车轮处于悬空状态。当功能全部测试无误后，可以在保持程序运行的情况下直接拔掉网线，并将小车放置在地面上移动**。
| 命令 | 效果 |
| 命令 | 效果 |
| :--: | :----------------- ----------------------------: |
|:--- :|:----------------------------:|
| 1 | 小车前进 |
| 1 | 小车前进 |
| 2 | 小车后退 |
| 2 | 小车后退 |
| 3 | 小车左转 |
| 3 | 小车左转 |
| 4 | 小车右转 |
| 4 | 小车右转 |
| 0 | 小车停止 |
| 0 | 小车停止 |
| q | 程序停止（ ）
| q | 程序停止（ ）
< a name = "lab 4 _1_guide"> < / a > < a name = "lab 5 _1_guide"> < / a >
#### ** 实验指导**
#### ** 实验指导**
基于实验lab1_1， ， ： ， ， ， ， ， ：
基于实验lab1_1， ， ： ， ， ， ， ， ：
```c
```c
16 #define SYS_user_uart_putchar (SYS_user_base + 6 )34 #define SYS_user_uart_putchar (SYS_user_base + 30 )
17 #define SYS_user_uart_getchar (SYS_user_base + 7 )35 #define SYS_user_uart_getchar (SYS_user_base + 31 )
18 #define SYS_user_uart2_putchar (SYS_user_base + 8 )36 #define SYS_user_uart2_putchar (SYS_user_base + 32 )
```
```
继续追踪， ， ， ：
继续追踪， ， ， ：
```c
```c
133 case SYS_user_uart_putchar:297 case SYS_user_uart_putchar:
134 sys_user_uart_putchar(a1);return 1;298 sys_user_uart_putchar(a1);return 1;
135 case SYS_user_uart_getchar:299 case SYS_user_uart_getchar:
136 return sys_user_uart_getchar();300 return sys_user_uart_getchar();
137 case SYS_user_uart2_putchar:301 case SYS_user_uart2_putchar:
138 sys_user_uart2_putchar(a1);return 1;302 sys_user_uart2_putchar(a1);return 1;
```
```
读者的任务即为在kernel/syscall.c中追踪并完善sys_user_uart_getchar。对于uart相关的函数， ：
读者的任务即为在kernel/syscall.c中追踪并完善sys_user_uart_getchar。对于uart相关的函数， ：
@ -270,37 +292,59 @@ please input the instruction through bluetooth!
图中的axi_uartlite_0对应于蓝牙设备的uart端口， ， ， ， ，
图中的axi_uartlite_0对应于蓝牙设备的uart端口， ， ， ， ，
在kernel/syscall.c中找到函数实现空缺， （ 4_2需要对lab4_1完成的代码进行修改， _2的提示） ：
在kernel/syscall.c中找到函数实现空缺， （ 5_2需要对lab5_1完成的代码进行修改， _2的提示） ：
```c
```c
95 ssize_t sys_user_uart_getchar() {
227 ssize_t sys_user_uart_getchar() {
96 // TODO (lab4_1 and lab4_2): implment the syscall of sys_user_uart_getchar and modify it in lab4_2.
228 // TODO (lab5_1 and lab5_2): implment the syscall of sys_user_uart_getchar and modify it in lab5_2.
97 // hint (lab4_1): The functionality of sys_user_uart_getchar is to get data from UART address.
229 // hint (lab5_1): the functionality of sys_user_uart_getchar is to get data from UART address.
98 // Therefore we should check the data from the address of bluetooth status repeatedly, until the data is ready.
230 // therefore, we should let a pointer point, insert it in
99 // Then read the data from the address of bluetooth reading and return.
231 // the rear of ready queue, and finally, schedule a READY process to run.
100 // hint (lab4_2): the functionality of sys_user_uart_getchar is let process sleep and wait for value. therefore,
232 // hint (lab5_2): the functionality of sys_user_uart_getchar is let process sleep
101 // we should call do_sleep to let process 0 sleep.
233 // and register a callback function to handle system call return value.
102 // then we should get uartvalue and return.
234 // therefore, we should call do_sleep to let process 0 sleep.
103 panic( "You have to implement sys_user_uart_getchar to get data from UART using uartgetchar in lab4_1 and modify it in lab4_2.\n" );
235 // Note that the do_sleep function will never return, and the function passed to do_sleep
104
236 // will be called in do_wake.
105 }
237 panic( "You have to implement sys_user_uart_getchar to get data from UART using uartgetchar in lab5_1 and modify it in lab5_2.\n" );
238 }
```
```
**注意： 4_2的提示（ 行），防止后面实验的合并错误！**
**注意： 5_2的提示（ 行），防止后面实验的合并错误！**
**实验完毕后，记得提交修改（命令行中-m后的字符串可自行确定） ， 4 _1中所做的工作**：
**实验完毕后，记得提交修改（命令行中-m后的字符串可自行确定） ， 5 _1中所做的工作**：
```
```
$ git commit -a -m "my work on lab4 _1 is done."
$ git commit -a -m "my work on lab5 _1 is done."
```
```
< a name = "lab4_1_ans" > < / a >
#### 答案解析
将kernel/syscall.c文件中的
```c
panic( "You have to implement sys_user_uart_getchar to get data from UART using uartgetchar in lab5_1 and modify it in lab5_2.\n" );
```
替换成：
```c
volatile uint32 *status = (void* )(uintptr_t)0x60000008;
volatile uint32 *rx = (void* )(uintptr_t)0x60000000;
while (!(*status & 0x00000001));
return *rx;
```
替换原因：
地址0x60000008被映射到axi uartlite IP核的状态寄存器， ， ， ， ， （ ） ， （ ）
< a name = "PLIC" > < / a > < a name = "PLIC" > < / a >
## 7.3 lab4_2_PLIC
## 7.3 lab5_2 PLIC
< a name = "lab4_2_app" > < / a > < a name = "lab 5 _2_app"> < / a >
#### ** 给定应用**
#### ** 给定应用**
@ -308,7 +352,7 @@ $ git commit -a -m "my work on lab4_1 is done."
```c
```c
1 /*
1 /*
2 * Below is the given application for lab4 _2.
2 * Below is the given application for lab5 _2.
3 * The goal of this app is to control the car via Bluetooth.
3 * The goal of this app is to control the car via Bluetooth.
4 */
4 */
5
5
@ -352,19 +396,18 @@ $ git commit -a -m "my work on lab4_1 is done."
43
43
44 return 0;
44 return 0;
45 }
45 }
```
```
应用通过中断的方式从蓝牙端获取指令， ， ，
应用通过中断的方式从蓝牙端获取指令， ， ，
* （ 4_1的答案， ） ， _1中所做的修改， ：
* （ 5_1的答案， ） ， _1中所做的修改， ：
```bash
```bash
//切换到lab4 _2
//切换到lab5 _2
$ git checkout lab4 _2_PLIC
$ git checkout lab5 _2_PLIC
//继承lab4 _1以及之前的答案
//继承lab5 _1以及之前的答案
$ git merge lab4_1_poll -m "continue to work on lab4 _2"
$ git merge lab5_1_poll -m "continue to work on lab5 _2"
//重新构造
//重新构造
$ make clean; make
$ make clean; make
@ -377,70 +420,156 @@ $ sudo ./program.sh # 若重启过开发板，则在执行程序前要先执行
$ sudo ./riscv-fesvr riscv-pke app_PLIC
$ sudo ./riscv-fesvr riscv-pke app_PLIC
```
```
直接编译执行结果和完成后的lab4_1一致， _1所写的代码并添加中断处理， ， ，
直接编译执行结果和完成后的lab5_1一致， _1所写的代码并添加中断处理， ， ，
< a name = "lab 4 _2_content"> < / a > < a name = "lab 5 _2_content"> < / a >
#### ** 实验内容**
#### ** 实验内容**
如输出提示所表示的那样， 4_1所写的代码并添加中断处理。完成后按lab4 _1的方法执行， ， ，
如输出提示所表示的那样， 5_1所写的代码并添加中断处理。完成后按lab5 _1的方法执行， ， ，
< a name = "lab 4 _2_guide"> < / a > < a name = "lab 5 _2_guide"> < / a >
#### ** 实验指导**
#### ** 实验指导**
在kernel/syscall.c中找到lab4_1写的代码， ：
在kernel/syscall.c中找到lab5_1写的代码， ：
```c
227 ssize_t sys_user_uart_getchar() {
228 // TODO (lab5_1 and lab5_2): implment the syscall of sys_user_uart_getchar and modify it in lab5_2.
229 // hint (lab5_1): the functionality of sys_user_uart_getchar is to get data from UART address.
230 // therefore, we should let a pointer point, insert it in
231 // the rear of ready queue, and finally, schedule a READY process to run.
232 // hint (lab5_2): the functionality of sys_user_uart_getchar is let process sleep
233 // and register a callback function to handle system call return value.
234 // therefore, we should call do_sleep to let process 0 sleep.
235 // Note that the do_sleep function will never return, and the function passed to do_sleep
236 // will be called in do_wake.
237 panic( "You have to implement sys_user_uart_getchar to get data from UART using uartgetchar in lab5_1 and modify it in lab5_2.\n" );
238 }
```
当应用程序调用uartgetchar获取蓝牙输入指令时， ， ， ） ：
```c
312 void do_sleep(void wake_cb(void*), void* wake_cb_arg){
313 current->status = BLOCKED;
314 set_wake_callback(current->pid, wake_cb, wake_cb_arg);
315 schedule();
316 }
```
`do_sleep` 除了将当前进程阻塞外，还将一个调用者提供的回调函数`wake_cb`以及它对应的参数`wake_cb_arg`注册到了当前进程中。
相应的，本实验中还提供了一个`do_wake`（
```c
```c
95 ssize_t sys_user_uart_getchar() {
320 void do_wake(uint64 pid) {
96 // TODO (lab4_1 and lab4_2): implment the syscall of sys_user_uart_getchar and modify it in lab4_2.
321 procs[pid].status = READY;
97 // hint (lab4_1): The functionality of sys_user_uart_getchar is to get data from UART address.
322 current->status = READY;
98 // Therefore we should check the data from the address of bluetooth status repeatedly, until the data is ready.
323 insert_to_ready_queue(&procs[pid]);
99 // Then read the data from the address of bluetooth reading and return.
324 insert_to_ready_queue( current );
100 // hint (lab4_2): the functionality of sys_user_uart_getchar is let process sleep and wait for value. therefore,
325
101 // we should call do_sleep to let process 0 sleep.
326 if (procs[pid].wake_callback)
102 // then we should get uartvalue and return.
327 procs[pid].wake_callback(procs[pid].wake_callback_arg);
103 panic( "You have to implement sys_user_uart_getchar to get data from UART using uartgetchar in lab4_1 and modify it in lab4_2.\n" ); // 该行已被你之前写的代码替换
328
104
329 schedule();
105 }
330 }
```
```
当蓝牙有数据发送时， ，
`do_wake` 除了会唤醒指定进程，
当蓝牙有数据发送时， ，
在kernel/strap.c中找到函数空缺， ：
在kernel/strap.c中找到函数空缺， ：
```c
```c
103 case CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP:
110 case CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP:
104 {
111 {
105 //reset the PLIC so that we can get the next external interrupt.
112 //reset the PLIC so that we can get the next external interrupt.
106 volatile int irq = *(uint32 * )0xc201004L;
113 volatile int irq = *(uint32 * )0xc201004L;
107 *(uint32 * )0xc201004L = irq;
114 *(uint32 * )0xc201004L = irq;
108 volatile int *ctrl_reg = (void * )(uintptr_t)0x6000000c;
115 volatile int *ctrl_reg = (void * )(uintptr_t)0x6000000c;
109 *ctrl_reg = *ctrl_reg | (1 < < 4 ) ;
116 *ctrl_reg = *ctrl_reg | (1 < < 4 ) ;
110 // TODO (lab4_2): implment the case of CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP.
117 // TODO (lab5_2): implment the case of CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP.
111 // hint: the case of CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP is to get data from UART address and wake the process. therefore,
118 // hint: the case of CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP is to get data from UART address and wake
112 // and you need to store the data in struct process.value.
119 // the process. therefore, you need to construct an update_uartvalue_ctx structure
113 panic( "You have to implement CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP to get data from UART and wake the process 0 in lab4_2.\n" );
120 // then store the interrupt processing process pid and the uart value in it
114
121 // and use this structure to update the wake callback context of the process
115 break;
122 // finally call do_wake to wake up the process.
116 }
123 panic( "You have to implement CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP to get data from UART and wake the process 0 in lab5_2.\n" );
124
125 break;
126 }
```
注意， ， ， ， ， （ ） ： （ ： ） ， ， ， ，
**实验完毕后，记得提交修改（命令行中-m后的字符串可自行确定） ， ：
```
$ git commit -a -m "my work on lab5_2 is done."
```
< a name = "lab5_2_ans" > < / a >
#### 答案解析
将kernel/strap.c文件中的：
```c
panic( "You have to implement CAUSE_MEXTERNEL_S_TRAP to get data from UART and wake the process 0 in lab5_2.\n" );
```
```
**实验完毕后，记得提交修改（命令行中-m后的字符串可自行确定） ， ：
替换为：
```c
volatile uint32 *rx = (void* )(uintptr_t)0x60000000;
uint32 data = *rx;
uint64 handle_intr_pid = 0; // the pid of the process that will handle this interrupt
struct update_uartvalue_ctx *ctx = (struct update_uartvalue_ctx * )alloc_page();
ctx->uartvalue = (char)data;
ctx->pid = handle_intr_pid;
set_wake_callback(handle_intr_pid, NULL, ctx); // add wake callback context
do_wake(handle_intr_pid);
```
```
$ git commit -a -m "my work on lab4_2 is done."
替换原因：
此处的代码会在产生外部中断时被调用， （ ） ， （ ） ， ， （ ） ， ， ：
```c
229 void update_uartvalue(void *ctx) {
230 struct update_uartvalue_ctx *uart_ctx = (struct update_uartvalue_ctx * )ctx;
231 char value = uart_ctx->uartvalue;
232 process *proc = &procs[uart_ctx->pid];
233
234 // set system call return value
235 proc->trapframe->regs.a0 = (uint64)value;
236 }
```
```
再将kernel/syscall.c文件中的sys_user_uart_getchar函数内容替换为：
```c
do_sleep(update_uartvalue, NULL);
return 0;
```
替换原因：
当小车控制进程间接调用该函数获取蓝牙设备输入时， ， ， ， ， ， ， （ ） ，
< a name = "hostdevice" > < / a > < a name = "hostdevice" > < / a >
## 7.4 lab4_3_hostdevice
## 7.4 lab5_3 hostdevice
< a name = "lab4_3_app" > < / a > < a name = "lab 5 _3_app"> < / a >
#### ** 给定应用**
#### ** 给定应用**
- user/app_host_device.c
- user/app_host_device.c
```c
```c
@ -531,16 +660,16 @@ $ git commit -a -m "my work on lab4_2 is done."
85 }
85 }
```
```
该用户程序包含两个进程，其中主进程和实验4 _2类似， ， （ ） ； ， ， ： ， ， ， （ ） ， ， ， ， ， open和 ioctl两个 系统调用，对其进行完善从而实现小车的障碍识别和停止功能。
该用户程序包含两个进程，其中主进程和实验5 _2类似， ， （ ） ； ， ， ： ， ， ， （ ） ， ， ， ， ， ，
* （ 4_2的答案， ） ， _2中所做的修改， ：
* （ 5_2的答案， ） ， _2中所做的修改， ：
```bash
```bash
//切换到lab4 _3
//切换到lab5 _3
$ git checkout lab4 _3_hostdevice
$ git checkout lab5 _3_hostdevice
//继承lab4 _2以及之前的答案
//继承lab5 _2以及之前的答案
$ git merge lab4_2_PLIC -m "continue to work on lab4 _3"
$ git merge lab5_2_PLIC -m "continue to work on lab5 _3"
//重新构造
//重新构造
$ make clean; make
$ make clean; make
@ -555,41 +684,54 @@ $ sudo ./riscv-fesvr riscv-pke app_host_device
< a name = "lab4_3_content" > < / a > < a name = "lab4_3_content" > < / a >
#### 实验内容
#### 实验内容
如应用提示所表示的那样， ， ， ； ， ，
如应用提示所表示的那样， ， ， ； ， ，
在之前的文件系统实验中， ， ， ， ， ， 。
跟踪相关系统调用， ： 为了在PKE中操作摄像头设备， ： ， ； ， ， ； ， ：
```c
```c
25 int do_open(char *pathname, int flags) {
21 void fs_init(void) {
26 // TODO (lab4_3): call host open through spike_file_open and then bind fd to spike_file
22 // initialize the vfs
27 // hint: spike_file_dup function can bind spike_file_t to an int fd.
23 vfs_init();
28 panic( "You need to finish open function in lab4_3.\n" );
24
29 }
25 // register hostfs-file and mount it as the root
30 int do_write(int fd, char *buf, uint64 count) {
26 if( register_hostfs() < 0 ) panic ( " fs_init: cannot register hostfs . \n" );
31 spike_file_t *f = spike_file_get(fd);
27 struct device *hostdev = init_host_device("HOSTDEV", "./hostfs_root");
32 return spike_file_write(f, buf, count);
28 vfs_mount("HOSTDEV", MOUNT_AS_ROOT);
33 }
29
34 int do_close(int fd) {
30 // register hostfs-dev and mount it as /dev
35 spike_file_t *f = spike_file_get(fd);
31 struct device *hostdev_dev = init_host_device("dev", "/dev");
36 return spike_file_close(f);
32 vfs_mount("dev", MOUNT_DEFAULT);
37 }
33
38
34 // register and mount rfs
39 int do_ioctl(int fd, uint64 request, char *data) {
35 if( register_rfs() < 0 ) panic ( " fs_init: cannot register rfs . \n" );
40 // TODO (lab4_3): call host ioctl through frontend_sycall
36 struct device *ramdisk0 = init_rfs_device("RAMDISK0");
41 // hint: fronted_syscall ioctl argument:
37 rfs_format_dev(ramdisk0);
42 // 1.call number
38 vfs_mount("RAMDISK0", MOUNT_DEFAULT);
43 // 2.fd
39 }
44 // 3.the order to device
```
45 // 4.data address
46 panic( "You need to call host's ioctl by frontend_syscall in lab4_3.\n" );
另外， （ ） ， （ ） ，
47 }
为了通过ioctl操作设备文件， ， ， ， ， ，
```c
215 int hostfs_ioctl(struct vinode *f_inode, uint64 request, char *data) {
216 spike_file_t *pf = (spike_file_t * )f_inode->i_fs_info;
217 if (pf < 0 ) {
218 sprint("hostfs_write: invalid file handle!\n");
219 return -1;
220 }
221 panic( "You need to call host's ioctl by frontend_syscall in lab5_3.\n" );
222 }
```
```
实验预期结果： ，
实验预期结果： ，
< a name = "lab4_3_guide" > < / a > < a name = "lab 5 _3_guide"> < / a >
#### 实验指导
#### 实验指导
@ -610,10 +752,31 @@ USB摄像头最基础的控制方法是使用读写设备文件的方式。拍
应用第21行可以看到， ， ， ， ， ，
应用第21行可以看到， ， ， ， ， ，
注意：对于灰度阈值的设定可根据环境亮度进行一定的调整，可以先根据摄像头返回的图像进行分析，计算出对应障碍物的灰度值；灰度阈值越精确，小车对于障碍物的识别将越灵敏，并能在合理的距离内识别到障碍物并停车。
注意：对于灰度阈值的设定可根据环境亮度进行一定的调整，可以先根据摄像头返回的图像进行分析，计算出对应障碍物的灰度值；灰度阈值越精确，小车对于障碍物的识别将越灵敏，并能在合理的距离内识别到障碍物并停车。
**虽然如此，该算法仍不是非常精确。所以，这里给出的障碍物判断算法仅供参考，我们鼓励大家编写更高级的算法，实现更强大的功能。**
**虽然如此，但该算法仍不是非常精确。所以，这里给出的障碍物判断算法仅供参考，我们鼓励大家编写更高级的算法，实现更强大的功能。**
**实验完毕后，记得提交修改（命令行中-m后的字符串可自行确定） ， ：
**实验完毕后，记得提交修改（命令行中-m后的字符串可自行确定） ， ：
```
```
$ git commit -a -m "my work on lab4_3 is done."
$ git commit -a -m "my work on lab5_3 is done."
```
< a name = "lab5_3_ans" > < / a >
#### 答案解析
将`kernel/hostfs.c`文件中的：
```c
panic( "You need to call host's ioctl by frontend_syscall in lab5_3.\n" );
```
替换成：
```c
return frontend_syscall(HTIFSYS_ioctl, pf->kfd, request, (uint64)data, 0, 0, 0, 0);
```
```
替换原因：
frontend_syscall函数在spike_interface/spike_utils.c中定义， ， ， ， ，
liguo
2 years ago