CでRaspberry PiのOSを書く

Baking Piチュートリアルはすでに見つけましたが、アセンブリ言語のみを使用しています。最初のレッスンに従いましたが、代わりにCを使用する方法をすでに疑問に思っています。つまり、彼らが高レベルの言語を発明したのには理由があるのです。Cコードをオブジェクト（.o）ファイルにコンパイルして、コンパイルしようとしました

.section .init
.globl _start
_start:

bl main

loop$:
b loop$

別のオブジェクトファイルにリンクし、それらを一緒にリンクして、取得しkernel.imgます。その後、すでに存在するカーネルを自分のものに置き換えましたが、Cコードは実行されません。私が書いたCコードは、OK LEDをオンにしてから戻ります（それからになりますloop$: b loop$）。しかし、OK LEDは数回ランダムに点滅し、その後消灯します。これが私のCコードです。

int main(int argc, char ** argv) {
    volatile unsigned *gpioAddr = (volatile unsigned *)0x20200000;
    *(gpioAddr + 4) = 1 << 18;
    *(gpioAddr + 40) = 1 << 16;
    return 0;
}

Raspberry Piでのオペレーティングシステム開発にCを使用するにはどうすればよいですか？

私はそれがコードのエラーではないことを疑います（ただし、私は単なる愛好家です）。Cのセットアップは複雑かもしれませんが、これを行うのは初めてではありません。知る限り、現在支配的なすべてのOSは主にCで書かれているため、プロセスを説明する記事が必要です。私もステップのリストに非常に満足しているので、それらのステップをグーグルで検索して、おそらく少し広義の質問をすることができます。

注：上記のCコードに相当するARMアセンブリは問題なく機能します。LEDが点灯します（少し点滅した後）。Raspberry Piが正常であることを示す（希望）と思います。

数年前に非常に単純なカーネルを作成し、386で実行しました。長年、ベアメタルプログラミングを行っていませんが、大まかに言うと、次のようなアセンブラコードを記述する必要があります。

• 起動プロセス中の割り込みを無効にします
• Piにメモリコントローラーがある場合は、セットアップする必要があります
• タイマーティックを設定します
• 割り込みコントローラーを構成する
• Cコードを実行できるようにスタックを設定します

スタックの設定は簡単です。使用されていないメモリを見つけ、そのアドレスをスタックポインタとして使用されるレジスタにロードします。

Cコードでは、メモリプールやスレッドテーブルなどのOSデータ構造を初期化する必要があります。Cライブラリ関数を使用することはできません。そのようなものを自分で記述する必要があります。

単純なマルチタスクOSを作成する場合は、いくつかのアセンブラールーチンを作成してCPUレジスタをスタックに保存し、別のスレッドのスタックからレジスタ値の異なるセットをロードする必要があります。また、異なるスレッドを作成するためのAPIを作成する必要があります。

私はあなたのコードを詳しく見ていませんが、あなたは正しい軌道に乗っているようです。以下を確認してください：

• _start記号は確かにあなたのアセンブリファイルとあなたのCファイルをコンパイル＆リンクする際に使用したもの（とあるmain()代わりに使用されていません）
• を呼び出すときmain()は、Cの呼び出し規約を使用する必要があります。
  • 呼び出し後の命令のアドレス（returnC のステートメントで使用される戻りアドレス）をスタックにプッシュします。
  • 関数の引数をプッシュします。あなたの場合、2つの32ビット値（合計8バイト）をプッシュできますが、物事を簡単にするために引数を削除してint main() { ... }
  • 戻り値のためにスタック上にスペースを確保してください
  • これらのことをどの順序でプッシュすべきか覚えていない
  • C関数が何を期待しているかを正確に知るには、それを逆アセンブル（objdump -S main.o）し、スタックをどのように操作するかを調べます。
• 呼び出し規約を尊重しない場合、Cコンパイラによって生成されたアセンブリコードがスタック上のリターンアドレスを改ざんする可能性があり、あなたの場合はリターンアドレスをプッシュしなかったため、リターン命令はどこかにジャンプしますに行く代わりに、ランダムにloop$。

OSDevのwikiには非常に便利ressourceになります-それは主にx86の開発に関係だが、ほとんどの情報はまだラズベリーパイにも適用可能です。

いくつかのraspberry-pi osdev固有のリソース：

• http://elinux.org/RaspberryPi_Osdev
• https://github.com/hermanhermitage/videocoreiv GPUの命令セットに関する情報kernel.img。キックイン前にブートシーケンスを実行しています。
• https://github.com/christinaa/rpi-open-firmwareこのプロジェクトkernel.imgは、実行前にpiをブートストラップするために使用される独自のblobを置き換えることを目的としています。

発生する可能性のある主な問題は、Cライブラリとプロローグコードです。独自のコードが実行を開始する前に開始され、スタック、ヒープをセットアップし、他の多くの有用なことを行います。ただし、ベアメタル用のプログラムを作成する場合は、OSが下で実行されていないため、これらの関数を呼び出さないようにすることをお勧めします。そのためには、Cライブラリの修正バージョンや、独自のシンボルで定義または置換されたグローバルシンボルが必要です。このプロセスには少し関与しているため、「Bake Pi」の人々はチュートリアルにアセンブリを使用することを選択しました。

代わりにこれを試してください：

http://www.valvers.com/open-software/raspberry-pi/step01-bare-metal-programming-in-cpt1/

また、x86のエクスペリエンスは少し異なります。一般的なARMベアメタルOSプログラミングに適用される場合があります。しかし、Piの場合は、gpuが最初に起動し、OS（？）コードのかなり前に設定されるのが残念です。

s-matyukevich/raspberry-pi-os

https://github.com/s-matyukevich/raspberry-pi-os

このすばらしいレポジトリは、Cブートストラップと、非常に複雑なトピックの両方を実行します。

さらに、Linuxカーネルがどのように処理するかを調べ、Linuxカーネルコードに注釈を付けます。

最小限のセットアップの最初のチュートリアルをご覧ください：https : //github.com/s-matyukevich/raspberry-pi-os/tree/43f682d406c8fc08736ca3edd08a1c8e477c72b0/src/lesson01/src

強くお勧めします。