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[RISC-V技術ブログ連載第1回] 開発ボードを使ったSiFive RISC-V ソフトウェア開発環境のご紹介

更新日：2020/11/30

１．はじめに
　このところ半導体業界ではRISC-Vに関する話題に非常に注目が集まっています。
RISC-Vとは、新たに規定されたオープンな命令セットアーキテクチャ(Instruction. Set Architecture: ISA）仕様のことです。このISA仕様策定に中心的な役割を担いつつ、ISA仕様に沿った有償のCoreIPを提供している会社がSiFive社です。
SiFive社はCoreIPの提供だけでなく、早期に開発や評価を行えるよう、開発ボードの提供も行っています。

　本ブログではSiFive RISC-Vに関する情報をお伝えしていきます。まずはお客様からのお問合せが非常に多い、開発ボードのご紹介と、開発ボードを使ったソフトウェア開発環境についてご紹介していきます。
　連載第１回は、SiFiveが提供する開発ボードを使って、手早くお手軽にLinuxを起動する方法についてご説明します。

２．SiFive RISC-Vが動作する開発ボードのご紹介
　今現在、SiFiveのRISC-Vが動作するボードは、以下に示すものがあります。

　先日SiFive社より、新たに64bit RISC-Vチップを搭載し、Linuxが動作するHiFive Unmatchedボード(※1)が発表されました。HiFive Unmatchedボードについても、今後本ブログでお伝えしたいと思いますのでお楽しみに！。
　※1 HiFive Unmatchedの動画デモは

こちら
　今回はLinuxが動作するHiFive Unleashedボードについてご紹介します。

３．HiFive Unleashedボード概要
　以下がHiFive Unleashedボードの概要とスペックです。
　

４．HiFive UnleashedボードでLinuxを動かす
　HiFive Unleashdボードには、Linuxのイメージが書き込まれたmicroSDカードが同梱されています。単にLinuxの起動を確認するだけであれば、このmicroSDカードを用いれば良いのですが、実は最小限の構成で作られており、コンパイルなどの作業を行うことができません。そのため今回はこのmicroSDカードは使いません。
　HiFive Unleashedで動作するLinuxディストリビューションはいくつかありますが、今回はOpen Embedded(※2)の動かし方を説明します。

　※2 Open Embeddedは正確にはLinuxディストリビューションではなく、組み込み機器用のLinuxディストリビューションを作るためのソフトウェアフレームワークです。

４．１．Open Embeddedの動かし方
　Open Embeddedは、SiFive社が重点的にメンテナンス、サポートをしており、以下のサイトでアップデートが頻繁に行われています。

　　https://github.com/sifive/freedom-u-sdk

　すべてのソースコード、ビルドツールは上記のサイトから入手可能ですが、Linuxをビルドする環境を用意するのに手間がかかるだけでなく、ビルドには非常に時間がかかるため、お手軽とは言えません。そこで今回は、Linuxのビルドは一切行わずに、最新のOpen Embedded Linuxを起動させることを目指すことにします。

４．２．用意するもの
　以下に事前に用意するものを示します。
　　a) 開発ボード：HiFive Unleashedボード
　　b) ホストPC：Windows 10
　　c) USBケーブル：データ通信用
　　d) ターミナルソフト：TeraTerm
　　e) microSDカードへのイメージ書き込みソフト：Freedom Studio (v2020.06.3)
　　f) microSDカード：HiFive Unleashedボード付属のものではなく、別途16GB以上のカードを用意
　　g) microSDカードリーダ

４．３．Freedom Studioのインストール
　Freedom Studioは、SiFive社が無償で提供するソフトウェア統合開発環境です。
　コンパイラやデバッガなども含んだ統合開発環境ですが、microSDカードへのイメージ書き込みに利用することも可能です。

　以下のURLにアクセスし、Windows用のFreedom Studio(※3)を入手してください。
　　※3 本ブログ執筆時のバージョンはv2020.06.3です。
　　https://static.dev.sifive.com/dev-tools/FreedomStudio/2020.06/FreedomStudio-2020-06-3-win64.zip

　ダウンロードしたzipファイルは、"c:¥FreedomStudio"フォルダを作成し、そこに展開してください。

４．４．ビルド済みイメージのダウンロード
　以下のサイトに、ビルド済みのLinuxイメージが各種あります。

　　https://github.com/sifive/freedom-u-sdk/releases

　今回は、以下のファイルをダウンロードします。

　　demo-coreip-cli-freedom-u540-2020.11.00.rootfs.wic.xz

４．５．msys2の起動
　WindowsでmicroSDカードへビルド済みLinuxイメージを書き込むときに利用可能なフリーツールはいくつか存在しますが、Freedom Studioに同梱されているmsys2(※4)を用いることでも書き込みが可能です。
　　※4 msys2は、Windows上でLinuxライクなコマンドが利用できるようにするもので、"C:¥FreedomStudio¥FreedomStudio-2020-06-3-win64¥SiFive¥msys64-1.0.0-2020.01.0"にあります。

４．６．デバイス名の特定
　次に、書き込み先のmicroSDカードデバイス名を把握する必要があります。
まずは、ホストPCにmicroSDカードリーダーを接続しない状態で、msys2の画面上で以下のコマンドを入力します。

# ls -l /dev/sd*

次に、microSDカードリーダーにLinuxイメージを書き込むmicroSDカードをセットした状態で、同様のコマンドを入力し、差分を見ます。
このときの差分からデバイス名を特定することができます。

４．７．microSDカードへビルド済みLinuxイメージの書き込み
　先ほど特定したデバイス名(※5)とxzcatコマンド、ddコマンドを使うことで、microSDカードへビルド済みのLinuxイメージを書き込みます。
　※5 環境によってデバイス名は変化し、間違えるとPC本体のHDDを破壊してしまう恐れがあるため、十分注意が必要です。

４．８．Linuxの起動
　Linuxイメージを書き込んだmicroSDカードをHiFive Unleashedボードにセットし、以下のようにDIPスイッチを設定します。

　次にホストPC上でTeraTermを起動、HiFive UnleashedボードとホストPC間をUSBケーブルで繋ぎ、HiFive Unleashedボードの電源スイッチを押して電源を入れます。TeraTerm上で"USB Serial Port"が現れるため、そのポートに接続します。

　シリアルポートのボーレートを"115200"に設定し、しばらく待つとTeraTermの画面は、以下のようにログイン待ちの状態となります。

ここで、ログインユーザー名を"root"、パスワードを"sifive"と入力します。
ログインできたら、OSのバージョンを確認します。

４．９．Hello Worldのコンパイルと実行
　今回起動したLinuxにはGCCやリンカーが含まれているため、HiFive Unleashedボード上でコンパイルしたプログラムを実行することができます。実際に簡単なプログラムをhello.cというファイル名で作成し、コンパイル、実行します。

#include <stdio.h>

main()
{
    printf("Hello World!¥n");
}

# gcc hello.c
# ./a.out
Hello World!

５．まとめ
　今回は、SiFive RISC-Vが動作す開発ボードのご紹介、HiFive Unleashedボードの概要、HiFive Unleashedボードで動作する最新のLinuxを手早く起動し、簡単なプログラムのコンパイル、実行ができるところまでをお伝えしてきました。
次回は、その他のLinuxディストリビューションのご紹介と、それぞれのLinuxディストリビューションでの動作例などをお伝えし、RISC-Vを使って容易にLinuxのアプリケーションが開発できることをお伝えする予定です。

　本ブログについてのより詳しい内容へのご質問、またご紹介した各種評価ボードを実際に触ってみたいというかたは評価ボード貸し出しの対応も行っておりますので、ぜひお気軽にお問合せください。

　お問い合わせはこちら　support-sifive@dts-insight.co.jp

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