ArceOS在ARM64平台的硬件移植及驱动开发

[elliott10]

开源操作系统训练营

时间：2024-03-11～2024-04-15
课题：ArceOS在ARM64平台的硬件移植及驱动开发

课题目标

学生选修该课题，可以学习到如何一步一步地移植并开发内核驱动；逐步积累并形成学习开发文档；
进而有机会为Rust操作系统开发相关的单位及开源社区，贡献一份自己的力量💪

考核方式

• 通过对练习作业，进行成绩打分排名；
• 小作业分数占比40%；
• 大作业分数占比60%；

作业提交：

• 请各位完成练习作业的学员，将各自的姓名（可写代号）及代码仓库地址，写在这个discussions中；
• 代码及运行结果截图请提交在各自练习的仓库或附在这个discussions中； 结果截图中记得出示下自己ID；

作业安排

1. 小作业

请先同步小作业的代码到本地：
``
git clone https://github.com/elliott10/Starry_homework.git -b arm64-homework1

``

编译 ArceOS/Starry 内核：

./build_img.sh aarch64
make build A=apps/oscomp ARCH=aarch64 LOG=warn FEATURES=fp_simd

尝试运行内核

make run A=apps/oscomp ARCH=aarch64 LOG=warn FEATURES=fp_simd

这时会发现通过运行Qemu启动Arce/Starry内核，却无任何输出；
原因在于当前没有实现完全Qemu AArch64平台的输出功能 所依赖的串口驱动；

作业：
请补充完善Qemu AArch64平台的串口驱动，使ArceOS/Starry系统正常启动并输出字符串。

作业提示：
小作业的ArceOS/Starry启动platforms是aarch64-qemu-virt;

ArceOS/Starry的字符串的输出与输入，依赖
对mod console的定义，以及实现输出函数putchar， 及输入函数getchar.

正常启动应该会有如下的字符串输出：

       d8888                            .d88888b.   .d8888b.
      d88888                           d88P" "Y88b d88P  Y88b
     d88P888                           888     888 Y88b.
    d88P 888 888d888  .d8888b  .d88b.  888     888  "Y888b.
   d88P  888 888P"   d88P"    d8P  Y8b 888     888     "Y88b.
  d88P   888 888     888      88888888 888     888       "888
 d8888888888 888     Y88b.    Y8b.     Y88b. .d88P Y88b  d88P
d88P     888 888      "Y8888P  "Y8888   "Y88888P"   "Y8888P"

arch = aarch64
platform = aarch64-qemu-virt
target = aarch64-unknown-none-softfloat
smp = 1
build_mode = release
log_level = warn

[  0.200287 0:6 axprocess::stdio:123] stdin TCGETS | TIOCSPGRP, pretend to be tty.
/ #

2. 大作业

请先同步Arceos/Starry仓库的主分支的最新代码。

git clone https://github.com/Arceos-monolithic/Starry.git -b main

接着，同步独立的Intel e1000 Rust网卡驱动仓库，
或者，若不下载到本地，可以通过在Starry/crates/driver_net/Cargo.toml crates配置文件中来引入

cd Starry/crates/
git clone https://github.com/elliott10/e1000-driver.git -b dev

# 或者在Cargo.toml文件中按照如下方式，将网卡驱动库引入到Starry：
e1000-driver = {git = "https://github.com/elliott10/e1000-driver.git", rev = "7b2458e5", optional = true}

基于Qemu模拟器启动的e1000网卡的参数，可在文件Starry/scripts/make/qemu.mk中，对应行添加如下参数：

qemu_args-$(NET) += \
        -device e1000,netdev=net0

当参考Intel ixgbe样例，适配好网络接口，及需要的feature之后，可以用如下参数来编译&启动：

make run ARCH=aarch64 NET=y LOG=info FEATURES=fp_simd,bus-pci,e1000_net BUS=pci

作业：
请参照现有的ixgbe PCI网卡驱动案例，基于Qemu平台，实现Intel e1000网卡驱动于Starry上的移植适配，实现系统的网络包的接收发送功能。

作业提示：
其中，需要实现的PCI初始化网卡的接口DriverProbe::probe_pci如：
https://github.com/Arceos-monolithic/Starry/blob/14f9c3bdca4a2c937521370a81718425df05210f/modules/axdriver/src/drivers.rs#L89

需要实现网卡设备的创建及设备接口NetDriverOps的impl实现如：
https://github.com/Arceos-monolithic/Starry/blob/main/crates/driver_net/src/ixgbe.rs

作业答案

• 小作业请见： https://github.com/elliott10/arceos/blob/net-e1000/crates/arm_pl011/src/pl011.rs
• 大作业请见： https://github.com/elliott10/arceos/blob/net-e1000/crates/driver_net/src/e1000.rs

[HopeCollector]

昵称：阿巴阿巴
作业一地址：https://github.com/HopeCollector/Starry_homework.git
作业二地址：暂时没做完，后面写完了会更新上来

[ZerounNet]

小作业：完成。
https://github.com/ZerounNet/Starry_homework/tree/arm64-homework1

大作业：使用virtio-net驱动走通了添加一个新驱动的流程，在不启用bus-pci时可正常运行，启用bus-pci一直失败。
https://github.com/ZerounNet/Starry/tree/e1000

经过萧老师提示后发现，启动命令改成 make ARCH=aarch64 NET=y LOG=info QEMU_LOG=y BUS=pci FEATURES="bus-pci fp_simd e1000_net" run， virtio-net就能跑在bus-pci上

卡在bus-pci上的时间较多，本周时间不够尝试适配e1000驱动，暂时只能以当前状态提交。各位同学同学加油。

[fgh1999]

1. [Done] https://github.com/fgh1999/Starry_homework
2. [Debugging (；´∀｀)] https://github.com/fgh1999/Starry/tree/homework

[nan-mu]

作业地址：https://github.com/nan-mu/Starry_redis_homework

• 小作业，分支为 arm64-homework1
• 大作业，分支为 arm64-homework2 正在努力

小作业运行截图

其实上周就做完了，但，这里也没写啥时候交就以为后面课再说了，这里先补上

[wangyanyu1817]

王延禹
小作业地址(已完成) https://github.com/wangyanyu1817/Starry_homework.git

[wangyanyu1817]

[LeonRust]

昵称：技安
小作业：https://github.com/LyonRust/Starry_homework

[ZerounNet]

软硬兼施小组成员共同努力下，大作业完成：
https://github.com/ZerounNet/Starry/tree/e1000

特别贡献：王延禹