📚 课程目录第2章 RISC-V架构基础

2. RISC-V架构基础

好，咱们正式开始动手之前，得先把“战场”搞清楚。QEMU 模拟的 RISC-V 平台有好几种，它们各有各的脾气。我个人习惯是先把这些机器类型摸透，不然配设备树的时候很容易踩坑。

QEMU 目前主要支持三种 RISC-V 机器，我列个表，你一看就明白区别了。

机器类型	命令行参数	特点	我的评价
virt	`-machine virt`	通用虚拟平台，设备树完整，支持 PCIe、VirtIO	最推荐，开发调试首选
sifive_u	`-machine sifive_u`	模拟 SiFive Unleashed 开发板，外设固定	适合移植真实板级代码
spike	`-machine spike`	最简平台，几乎无外设，仅用于 ISA 测试	我一般只用来跑裸机程序

核心建议： 咱们这门课全程用 virt 机器。它最灵活，设备树生成最规范，Linux 内核支持也最好。你想想看，如果连 virt 都搞不定，换到真实板卡只会更痛苦。

virt 机器的内存布局是固定的。说白了，QEMU 在启动时就把这些地址告诉 CPU 了。我刚开始学的时候，总觉得记地址很烦，后来发现其实只要记住几个关键区域就行。

下面这张图是我自己整理的 virt 机器内存布局，你保存好，后面配设备树会反复用到。

我的经验： 你不需要背所有地址。记住三个关键点就够了：内核入口 0x80000000、UART 在 0x10000000、PLIC 中断控制器在 0x0C000000。其他的用到再查。

下面这几个地址，你在设备树里会反复写。我建议你把这个表截图存手机里。

注意： 不同 QEMU 版本的外设地址可能有细微差异。我建议你每次搭建环境后，先跑一下 qemu-system-riscv64 -machine virt -dumpdtb virt.dtb，然后用 dtc 反编译看看实际地址。我曾经因为版本差异，在 UART 地址上浪费了半天。

QEMU 启动 RISC-V Linux 内核的流程，说白了就三步。我画了个流程图，你跟着走一遍就明白了。

嗯，这里有个关键点你要记住：设备树不是内核自己生成的，是 QEMU 在启动时动态创建并放在内存里的。内核启动时，从 a1 寄存器拿到设备树地址，然后解析它来发现硬件。

一句话总结： QEMU 负责“造硬件”和“写设备树”，内核负责“读设备树”和“驱动硬件”。我们做设备树配置，就是在 QEMU 和内核之间当“翻译官”。

最后分享一个我早期的教训。有一次我配设备树，怎么改内核都不认我的新外设。折腾了两天，最后发现是 设备树中的 reg 属性地址写错了。我把 UART 的地址写成了 0x10000100，而实际 QEMU 映射的是 0x10000000。差一个字节，内核直接忽略。

所以我的建议是：永远不要手写设备树地址。先用 -dumpdtb 导出 QEMU 生成的原始设备树，然后基于它修改。这是最稳妥的做法。