2.8. Nuclei Studio 编译工程

在NucleiStudio中，支持多种Toolchain，以便用户在创建工程时，可以选择不同的Toolchain对工程进行编译。NucleiStudio中已经集成了GCC 13、Clang 17、ZCC Lite三款编译器，用户无需下载即可使用。

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  • RISC-V Nuclei GCC (riscv-nuclei-elf-gcc)

早期NucleiStudio对GCC 10编译器的支持，Nuclei Studio 2023.10及之后版本弃用，如果用户需要对GCC 10的支持，需要自行下载Nuclei RISC-V Toolchain 2022.12(gcc10)并替换 <NucleiStudio>/toolchain/gcc10 目录内容。

  • RISC-V GCC/Newlib (riscv64-unknown-elf-gcc)

Nuclei Studio 2023.10及之后对GCC 13编译器的支持，对应的软件包存放在 <NucleiStudio>/toolchain/gcc 目录。

  • RISC-V Clang/Newlib (riscv64-unknown-elf-clang)

Nuclei Studio 2023.10及之后对Clang 17编译器的支持，对应的软件包存放在 <NucleiStudio>/toolchain/gcc 目录。

  • Terapines ZCC (zcc)

Nuclei Studio 2024.06版本对ZCC编译器的支持，对应的软件包存放在 <NucleiStudio>/toolchain/zcc 目录。Terapines ZCC工具链工程的创建需要依赖Nuclei SDK > 0.6.0之后 的版本才可以,目前可以通过Nuclei SDK命令行的方式进行测试。

2.8.1. 编译工具

2.8.1.1. Nuclei GNU Toolchain

GNU Toolchain 是由 GNU 项目提供的一套完整的软件开发工具链，它包括了编译器、调试器、链接器、库文件等一系列用于软件开发和构建的必需工具。GNU Toolchain 以其开源、跨平台、高度可定制和强大的功能特性，成为了全球开发者社区广泛使用的开发工具集。Nuclei Studio 2023.10之前的版本中集成了 GCC 10 ；Nuclei Studio 2023.10及之后的版本中，集成了 GCC 13 。

在nuclei_sdk 0.5.0之后的版中，在创建工程时，用户可以选择Toolchain为 RISC-V GCC/Newlib（riscv64-unknown-elf-gcc） 则可以创建一个支持 GCC 13 编译的工程，NucleiStudio将默认将相对应的编译选项配置好。关于 GCC 10 与 GCC 13 工程的问题，可以参阅 通过工具将工程转换成支持gcc 13的工程 。

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在工程上 右键->Properties->C/C++ Build->Setting->Toolchains 中可以看到工程所用到的Toolchains有一些工具，以及Toolchains所在的路径。

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2.8.1.2. Nuclei LLVM Toolchain

LLVM Toolchain是一套为C系列编程语言设计的完整工具链，旨在提供从源代码到可执行文件的编译和链接过程。LLVM Toolchain的核心组件包括Clang编译器、LLVM编译器基础设施以及相关的工具和库。LLVM Toolchain是一套功能强大、灵活可扩展的编译工具链，它采用了先进的编译技术和设计理念，为开发者提供了高效、便捷的编译和构建解决方案。Nuclei Studio 2023.10及之后的版本中，集成了LLVM Toolchain。

在nuclei_sdk 0.5.0之后的版中，在创建工程时，用户可以选择Toolchain为 RISC-V Clang/Newlib（riscv64-unknown-elf-clang） 则可以创建一个支持 Clang 17 编译的工程，NucleiStudio将默认将相对应的编译选项配置好。

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在工程上 右键->Properties->C/C++ Build->Setting->Toolchains 中可以看到工程所用到的Toolchains有一些工具，以及Toolchains所在的路径。

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2.8.1.3. Terapines ZCC

Terapines ZCC是兆松科技研发的高性能RISC-V编译器。Nuclei Studio 2024.06版中对Terapines ZCC进行支持， 集成了ZCC Lite版本的工具链 ，如果需要更新，可以自行下载好Terapines ZCC后，替换 <NucleiStudio>/toolchain/zcc 目录下的内容，可以在NucleiStudio中直接创建一个支持Terapines ZCC的工程，并使用Terapines ZCC进行编译。

关于Terapines ZCC参见：https://products.terapines.com/downloads

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在工程上 右键->Properties->C/C++ Build->Setting->Toolchains 中可以看到工程所用到的Toolchains有一些工具，以及Toolchains所在的路径。在这里可以配置用户所下载的ZCC编译器的路径。

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2.8.2. Nuclei SDK 工程设置工具

在Nuclei Studio中可以通过Nuclei SDK工程设置工具一键修改通过Nuclei SDK Project Wizard创建的工程的编译链接选项。

Note

本工具目前仅支持Nuclei SDK，HBird SDK，Nuclei Subsystem SDK,不支持无模板手动创建的项目和基于Makefile创建的项目, 或者是自行创建维护的项目

单击选中需要修改的工程，之后如图 6‑1打开 RV-Tools>SDK Configuration Tools ，可以打开修改编译选项的弹窗， 在2023.10版本以后，将直接打开Nuclei Settings页面 。也可以单击要修改的工程后，点击工具栏的工程设置工具图标。

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或者单击要修改的工程后，键盘按下 ctrl+6 。

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也可以单击要修改的工程后，右击打开右键菜单，选择SDK Configuration Tools。

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SDK Configuration Tools各选项详细功能如下：

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  • projectName为当前选中的工程名。

  • Core 为当前工程对应的内核。由于工具根据ARCH和ABI选项反推出对应的内核，而不同的内核可能有相同的ARCH和ABI选项，所以显示上可能会有所偏差，只要ARCH与ABI为正确的选项即可。此选项为方便快速切换内核选项使用。

  • 四个勾选项： Bitmanipulation Extension(RVB) , Cryptography Extension(RVK) , Packed SIMD/DSP Extension , Vector Extension(RVV) 用于选择对应的扩展指令集 (B/K/P/V) 。

    Note

    本功能在2023.10版本中移除，使用 Other Extensions 输入框来制定额外的扩展。

  • ARCH对应的当前工程的arch选项, 根据Core和勾选项自动组合。

  • ABI对应的当前工程的abi选项。

  • Tuning根据不同级别处理器优化的gcc选项，选择Core会自动选择正确的Tuning选项，不建议自己调整。

  • Code Model针对RV32处理器，自动选择为 Medium Low ，而针对RV64处理器自动选择为 Medium High ，选择Core以后会自动选择合适的Code Model，其中RV64处理器必须使用 Medium High 。

  • Download对应当前工程的下载模式，可以切换选择不同的下载模式，目前仅Nuclei FPGA评估开发板支持切换下载模式，RVSTAR仅有 FLASHXIP 模式。其中切换到flash模式会额外定义 VECTOR_TABLE_REMAPPED 宏，其他模式不会定义这个宏

  • Select C Runtime Library 对应的使用标准C库， 本功能在2023.10版本中移除 。在工程创建的时候，如果创建的工程采用的是Newlib，则这里只能进行newlib版本的切换，如果创建的工程才用的是 Nuclei C Runtime Library(libncrt) ，则这里只能进行libncrt版本的切换。

  • Optimization Level 对应编译的优化等级。

  • Extra Common Flags 对应的是额外的通用编译选项。可以添加额外的通用编译选项。

  • Extra C Flags 对应的是额外的C编译选项。可以添加额外的C编译选项。

  • Extra C++ Flags 对应的是额外的C++编译选项。可以添加额外的C++编译选项。

  • Extra ASM Flags 对应的是额外的汇编编译选项。可以添加额外的汇编编译选项。

  • Extra Link Flags 对应的是额外的链接选项。如果此选项已经有默认选项并且需要增加编译选项，可以在编译选项开头或结尾处相隔一个空格字符再增加编译选项。

根据需要修改以上的选项，这里我们修改优化等级为 -Os 优化生成可执行文件大小。点击 save 一键修改编译选项， save 以后一定要先 clean project ，之后右击修改后的工程打开右键菜单，选择 Clean Project 清理一下工程，再点击锤子图标即可完成修改编译选项后重新编译工程。

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这里的SDK Configuration Tool切换不会对Debug Configuration选项做任何改动，因此如果切换了Core以后，对应的调试配置(OpenOCD/QEMU/JLink)也需要手动修改。

需要注意的是如果要切换工程从32位变为64位，需要打开调试设置页面，修改 command 中 set arch riscv:rv32 为 set arch riscv:rv64 ，从64位切换回32位也应当修改这里的参数为对应的数值。

2.8.3. Nuclei Studio中编译Hello World项目

在Nuclei Studio中编译Hello World项目的步骤如下。

在编译工程前，建议先将项目清理一下。在 Project Explorer 栏中选中 hello_world 项目，单击鼠标右键，选择 Clean Project 。

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单击Launch Bar菜单上的锤子按钮，开始对项目进行编译。如果编译成功，能够看到生成可执行文件的代码体积大小，包括text段、data段和bss段，以及总大小的十进制和十六进制数值。使用Makefile方式新建的工程需要在右键菜单中选择 Build Project 进行编译。

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编译成功后可以看到增加了Debug文件夹，各文件作用如下：

  • hello_world.elf 是生成的可执行文件。

  • hello_world.hex 是生成的Hex文件。

  • hello_world.lst 是生成的list文件，可以看到反汇编和简单的代码分部信息。

  • hello_world.map 是生成的map文件，可以详细的看到生成的代码分布情况。

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