RISC-V GCC GUI

发表于 更新于 分类于
RISC-V Compiler GUI使用说明及开发记录

使用说明

开源

安装

  • 选择安装位置，默认安装于C:\Program Files\RiscvCompiler

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  • 选择快捷方式存放位置

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  • 安装预计用时1分钟

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使用

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  • 指定项目目录：C语言主程序、启动文件、链接脚本
  • 指定主程序文件名（不带文件类型后缀），指定链接脚本
  • GCC编译文件自动存入指定项目目录
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开发准备

安装

原始脚本

工具链变量

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# TOOLCHAIN
$TOOLCHAIN_DIR = "C:\riscv\xpack-riscv-none-elf-gcc-14.2.0-3\bin"
$RISCV_GCC = "$TOOLCHAIN_DIR\riscv-none-elf-gcc.exe"
$OBJCOPY = "$TOOLCHAIN_DIR\riscv-none-elf-objcopy.exe"
$OBJDUMP = "$TOOLCHAIN_DIR\riscv-none-elf-objdump.exe"
  • gcc：RISC-V架构的交叉编译器前端
    • 将C/C++源代码编译为RISC-V目标平台的机器码
    • 管理整个编译流程（预处理→编译→汇编→链接）
    • 支持RISC-V RV32/RV64指令集及扩展（如M/C/F/D等）
  • objcopy：目标文件格式转换工具
    • 提取/转换ELF文件中的特定段（如从.elf提取.bin固件）
    • 生成可烧录的二进制镜像（如用于Flash编程）
    • 修改文件头信息或段属性
  • objdump：目标文件分析诊断工具
    • 反汇编机器码为RISC-V汇编指令
    • 显示ELF文件结构（段头、符号表等）
    • 生成带地址的汇编列表文件

文件变量

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# PROJECT
$PROJECT_DIR = "your_project_path"
$MAIN_CODE = "main_file_name_without_extension"

# SOURCE
$LINKER_SCRIPT = "$PROJECT_DIR\sections.lds"
$SOURCE_FILES = @(
    "$PROJECT_DIR\start.S",
    "$PROJECT_DIR\$MAIN_CODE.c"
)

# OUTPUT
$MAP_FILE = "$PROJECT_DIR\sys.map"
$ELF_OUTPUT = "$PROJECT_DIR\$MAIN_CODE.elf"

编译选项

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# OPTIONS
$CFLAGS = @(
    "-O3",                  # 启用最高级别优化
    "-nostdlib",            # 禁用标准库链接
    "-flto",                # 链接时优化
    "-ffreestanding",       # 独立环境编译
    "-ffunction-sections",  # 函数分段，配合链接器GC移除未使用函数
    "-fdata-sections",      # 数据分段，支持链接时移除未用数据
    "-fno-builtin",         # 禁用内置函数
    "--specs=nano.specs",   # 轻量库配置
    "--specs=nosys.specs"   # 无系统调用配置
)
  • 性能强化：编译、链接双阶段优化
    • -O3+-flto
  • 裸机环境适配：确保编译结果不依赖操作系统
    • -nostdlib+-ffreestanding+nosys.specs
  • 代码尺寸优化：移除未使用代码、数据
    • -ffunction-sections+-fdata-sections
  • 精简库：减小二进制体积
    • nano.specs

链接选项

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$LDFLAGS = @(
    "-Wl,--build-id=none",   # 禁用构建ID，减少二进制体积
    "-Wl,-Bstatic",          # 强制静态链接
    "-Wl,-T,$LINKER_SCRIPT", # 指定链接脚本，自定以内存布局
    "-Wl,-Map=$MAP_FILE",    # 生成链接映射，用于调试与内存分析
    "-L."                    # 添加库搜索路径
)
  • 部署控制：强制静态链接（-Bstatic）和自定义内存布局（-T脚本）确保程序在目标硬件精确运行

编译命令

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# COMPILE
& $RISCV_GCC -march=rv32e -mabi=ilp32e $CFLAGS $LDFLAGS -o $ELF_OUTPUT $SOURCE_FILES
& $OBJDUMP -S $ELF_OUTPUT > ($ELF_OUTPUT -replace '\.elf$', '.s')
& $OBJCOPY -O binary $ELF_OUTPUT ($ELF_OUTPUT -replace '\.elf$', '.bin')
& $OBJCOPY -O verilog --verilog-data-width 4 $ELF_OUTPUT ($ELF_OUTPUT -replace '\.elf$', '.hex')

开发记录

  • Eclipse新建Java Project，不勾选Create module-info.java
  • 先实现调用本地GCC的GUI原型，再封装GCC及GUI

原型

  • 部分原型GUI代码展示，调用本地RISC-V GCC实现C程序编译

界面

  • 组件声明
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private final JTextField toolchainDirField = new JTextField(30); // 工具链路径输入框
private final JTextField projectDirField = new JTextField(30);  // 项目路径输入框
private final JTextField mainCodeField = new JTextField("主文件名(无后缀)", 15); // 主代码文件名
private final JTextField linkerScriptField = new JTextField(30); // 链接脚本路径输入框
private final JTextArea logArea = new JTextArea(15, 60); // 日志显示区域
private final JButton compileButton = new JButton("开始编译"); // 核心功能按钮
  • 窗口布局
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public RiscvCompilerGUI() {
    super("RISC-V编译工具"); // 窗口标题
    setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    setLayout(new BorderLayout(10, 10)); // 边界布局：上(输入区)、中(日志区)

    // 添加组件到窗口
    add(createInputPanel(), BorderLayout.NORTH); // 顶部：参数输入面板
    add(new JScrollPane(logArea), BorderLayout.CENTER); // 中间：日志区域(带滚动条)

    // 日志区域配置（只读+等宽字体）
    logArea.setEditable(false);
    logArea.setFont(new Font("Consolas", Font.PLAIN, 12));

    // 窗口属性设置
    pack(); // 自动调整大小
    setLocationRelativeTo(null); // 居中显示
}
  • 输入区
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private JPanel createInputPanel() {
    JPanel panel = new JPanel(new GridBagLayout());
    GridBagConstraints gbc = new GridBagConstraints();
    gbc.insets = new Insets(5, 5, 5, 5); // 组件间距
    gbc.anchor = GridBagConstraints.WEST; // 左对齐

    // 输入行1：工具链目录（标签+输入框+浏览按钮）
    addInputRow(panel, gbc, 0, "工具链目录：", toolchainDirField, e -> chooseDirectory(toolchainDirField));
    // 输入行2：项目目录
    addInputRow(panel, gbc, 1, "项目目录：", projectDirField, e -> chooseDirectory(projectDirField));
    // 输入行3：主代码文件名
    addInputRow(panel, gbc, 2, "主代码文件名：", mainCodeField, null);
    // 输入行4：链接脚本（文件过滤.lds）
    addInputRow(panel, gbc, 3, "链接脚本：", linkerScriptField, e -> chooseFile(linkerScriptField, "lds"));
    // 输入行5：编译按钮（跨列居中）
    gbc.gridx = 0; gbc.gridy = 4; gbc.gridwidth = 3; gbc.anchor = GridBagConstraints.CENTER;
    panel.add(compileButton, gbc);

    return panel;
}

交互

  • 目录选择
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private void chooseDirectory(JTextField field) {
    JFileChooser chooser = new JFileChooser();
    chooser.setFileSelectionMode(JFileChooser.DIRECTORIES_ONLY); // 仅允许选择目录
    if (chooser.showOpenDialog(this) == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
        // 将选中的目录路径显示到输入框
        field.setText(chooser.getSelectedFile().getAbsolutePath());
    }
}
  • 文件选择
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private void chooseFile(JTextField field, String ext) {
    JFileChooser chooser = new JFileChooser();
    // 过滤文件类型（仅显示.lds文件）
    chooser.setFileFilter(new FileNameExtensionFilter(ext.toUpperCase() + "文件", ext));
    if (chooser.showOpenDialog(this) == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
        // 将选中的文件路径显示到输入框
        field.setText(chooser.getSelectedFile().getAbsolutePath());
    }
}
  • 编译按钮
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private void initButtonAction() {
    compileButton.addActionListener(e -> {
        logArea.setText(""); // 清空旧日志
        new CompileWorker().execute(); // 启动后台任务（避免界面卡死）
    });
}

编译

  • 识别路径
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private String getBuiltInToolchainDir() {
    // 获取程序当前运行目录
    String appDir = System.getProperty("user.dir"); 
    String toolchainBinDir = appDir + File.separator + "toolchain" + File.separator + "bin";
            
    // 检查工具链核心文件是否存在（避免打包时遗漏工具链）
    File gccFile = new File(toolchainBinDir + File.separator + "riscv-none-elf-gcc.exe");
    if (!gccFile.exists()) {
        publish("错误：内置工具链缺失！请确保程序目录下存在 toolchain/bin/riscv-none-elf-gcc.exe");
        return null;
    }
    return toolchainBinDir; // 返回工具链bin目录路径（含riscv-none-elf-gcc.exe等工具）
}
  • 编译任务
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// 0. 自动获取内置工具链路径（无需用户输入）
String toolchainDir = getBuiltInToolchainDir();
if (toolchainDir == null) return null; // 工具链缺失，退出

// 1. 获取用户输入的参数（路径、文件名）
String projectDir = projectDirField.getText().trim();
String mainCode = mainCodeField.getText().trim();
String linkerScript = linkerScriptField.getText().trim();

// 2. 检查参数是否完整
if (projectDir.isEmpty() || mainCode.isEmpty() || linkerScript.isEmpty()) {
publish("错误：请填写所有路径和参数！");
return null;
}

// 3. 拼接工具路径（RISC-V GCC、OBJCOPY等）
String riscvGcc = toolchainDir + "\riscv-none-elf-gcc.exe";
String objdump = toolchainDir + "\riscv-none-elf-objdump.exe";
String objcopy = toolchainDir + "\riscv-none-elf-objcopy.exe";

// 4. 检查工具是否存在（避免路径错误）
if (!new File(riscvGcc).exists()) {
publish("错误：未找到riscv-none-elf-gcc.exe，请检查工具链路径！");
return null;
}

// 5. 拼接输出文件路径（和原脚本一致）
String elfOutput = projectDir + "\" + mainCode + ".elf";
String mapFile = projectDir + "\" + mainCode + ".map";
String asmOutput = elfOutput.replace(".elf", ".s");
String binOutput = elfOutput.replace(".elf", ".bin");
String hexOutput = elfOutput.replace(".elf", ".hex");
  • 文件生成
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// 步骤1：编译生成ELF文件（核心命令）
String[] gccCommand = {
riscvGcc,
"-march=rv32e", "-mabi=ilp32e", // RISC-V架构参数（rv32e/ilp32e）
"-O3", "-nostdlib", "-flto", "-ffreestanding", // CFLAGS优化选项
"-ffunction-sections", "-fdata-sections", "-fno-builtin",
"--specs=nano.specs", "--specs=nosys.specs",
"-Wl,--build-id=none", "-Wl,-Bstatic", // LDFLAGS链接选项
"-Wl,-T," + linkerScript, // 链接脚本（用户选择的.lds）
"-Wl,-Map=" + mapFile, // 生成map文件
"-L.",
"-o", elfOutput, // 输出ELF文件
projectDir + "\start.S", // 源文件1：start.S（固定）
projectDir + "\" + mainCode + ".c" // 源文件2：主代码.c
};
publish("执行编译命令：" + String.join(" ", gccCommand));
if (!runCommand(gccCommand)) return null; // 执行命令，失败则退出

// 步骤2：生成反汇编.s文件（objdump -S）
String[] objdumpCommand = {objdump, "-S", elfOutput};
publish("\n执行反汇编：" + String.join(" ", objdumpCommand));
if (!runCommandToFile(objdumpCommand, asmOutput)) return null;

// 步骤3：生成bin文件（objcopy -O binary）
String[] binCommand = {objcopy, "-O", "binary", elfOutput, binOutput};
publish("\n生成bin文件：" + String.join(" ", binCommand));
if (!runCommand(binCommand)) return null;

// 步骤4：生成hex文件（objcopy -O verilog）
String[] hexCommand = {objcopy, "-O", "verilog", "--verilog-data-width", "4", elfOutput, hexOutput};
publish("\n生成hex文件：" + String.join(" ", hexCommand));
if (!runCommand(hexCommand)) return null;

试运行

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打包

  • 将RISCV GCC和Java环境封装进安装包，达到开箱即用的目的

GCC打包

  • 将编译工具链放入项目根目录并改名toolchain
    • 目录结构为riscv_compiler/toolchain/bin/riscv-none-elf-gcc.exe
  • 将原型中工具链路径由用户输入改为自动获取
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// 删除原工具链路径输入框相关代码

// 修改编译逻辑，使用自动获取的工具链路径
   private class CompileWorker extends SwingWorker<Void, String> {
        // 自动识别内置工具链路径
        private String getBuiltInToolchainDir() {
            // 获取程序当前运行目录（打包后为EXE解压的临时目录，工具链固定放在"toolchain/bin"下）
            String appDir = System.getProperty("user.dir"); 
            String toolchainBinDir = appDir + File.separator + "toolchain" + File.separator + "bin";
            
            // 检查工具链核心文件是否存在（避免打包时遗漏工具链）
            File gccFile = new File(toolchainBinDir + File.separator + "riscv-none-elf-gcc.exe");
            if (!gccFile.exists()) {
                // 此时 publish 方法属于 CompileWorker（SwingWorker子类），可正常调用
                publish("错误：内置工具链缺失！请确保程序目录下存在 toolchain/bin/riscv-none-elf-gcc.exe");
                return null;
            }
            return toolchainBinDir; // 返回工具链bin目录路径（含riscv-none-elf-gcc.exe等工具）
        }
        
        @Override
        protected Void doInBackground() throws Exception {
            // 0. 自动获取内置工具链路径（无需用户输入）
            String toolchainDir = getBuiltInToolchainDir();
            if (toolchainDir == null) return null; // 工具链缺失，退出
            
            // 1. 获取用户输入的参数（路径、文件名）
            String projectDir = projectDirField.getText().trim();
            String mainCode = mainCodeField.getText().trim();
            String linkerScript = linkerScriptField.getText().trim();
            
            ...

JAR打包

  • 打包为Runnable JAR file类型
    • 选择主类入口RiscvCompilerGUI - risv_compiler
    • 打包依赖项Package required libraries into generated JAR
    • 目录结构为riscv_compiler/RiscvCompiler.jar

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  • 使用JDK自带的jlink在项目目录中生成精简JRE，使封装后的GUI能在无JDK的环境中运行
    • JDK添加到环境变量后，jlink --module-path jmods --add-modules java.base,java.desktop --output jre
    • 目录结构为riscv_compiler/jre/bin/java.exe
    • CMD验证JREjre\bin\java.exe -jar RiscvCompiler.jar

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EXE打包

  • 在项目目录中新建setup.iss文件，使用Inno Setup打开并编译
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[Setup]
AppName=RISC-V Compiler Suite
AppVersion=1.0
DefaultDirName={pf}\RiscvCompiler
OutputDir=.\Output
OutputBaseFilename=RiscvCompiler_Setup
Compression=lzma2
SolidCompression=yes
ArchitecturesAllowed=x64
ArchitecturesInstallIn64BitMode=x64

[Files]
Source: ".\RiscvCompiler.jar"; DestDir: "{app}"; Flags: ignoreversion
Source: ".\toolchain\*"; DestDir: "{app}\toolchain"; Flags: ignoreversion recursesubdirs
Source: ".\jre\*"; DestDir: "{app}\jre"; Flags: ignoreversion recursesubdirs

[Icons]
Name: "{commondesktop}\RISC-V Compiler"; Filename: "{app}\RiscvCompiler.bat"; IconFilename: "{app}\compiler_icon.ico"
Name: "{commonprograms}\RISC-V Compiler"; Filename: "{app}\RiscvCompiler.bat"; IconFilename: "{app}\compiler_icon.ico"

[Run]
Filename: "{app}\RiscvCompiler.bat"; Description: "启动编译器"; Flags: postinstall nowait skipifsilent

[Code]
// 创建强制使用内置JRE的启动脚本
procedure CreateBatchFile;
var
  BatchFile: string;
begin
  BatchFile := ExpandConstant('{app}\RiscvCompiler.bat');
  SaveStringToFile(BatchFile,
    '@echo off' + #13#10 +
    'set APPDIR=%~dp0' + #13#10 +
    'start "" "%APPDIR%jre\bin\javaw.exe" -jar "%APPDIR%RiscvCompiler.jar"' + #13#10,
    False
  );
end;

procedure CurStepChanged(CurStep: TSetupStep);
begin
  if CurStep = ssPostInstall then
    CreateBatchFile;
end;