AxonOS

O AxonOS é um sistema operacional leve e customizado, desenvolvido do zero para rodar nativamente no SoC RISC-V. Projetado com foco em sistemas embarcados.

🚀 Principais Funcionalidades

• Arquitetura Multi-Target: Possui uma camada de abstração de hardware (HAL) separada em diretórios (drivers/qemu e drivers/fpga), permitindo que o mesmo código do kernel seja compilado tanto para simulação no QEMU quanto para síntese real na placa FPGA.

• Kernel Preemptivo: Inclui um escalonador de tarefas (scheduler.c), primitivas de sincronização (mutex.c) e tratamento avançado de interrupções (via PLIC e trap.s).

• Shell Interativo: Um terminal integrado (task_shell.c) que disponibiliza comandos utilitários como ps (lista de processos), memtest, clear, reboot, entre outros.

• Suporte Nativo à NPU: Drivers dedicados (hal_npu.c e hal_dma.c) que gerenciam a comunicação MMIO com o acelerador de redes neurais em hardware, facilitando a execução de inferências diretamente pelo sistema operacional.

• Gerenciamento de Recursos: Sistemas básicos de alocação de memória (mm.c) e um sistema de arquivos simplificado (fs.c).

📂 Estrutura do Projeto

A organização do código-fonte segue uma hierarquia modular:

• include/: Arquivos de cabeçalho (.h) divididos por contexto (apps, hal, kernel, sys, util).

• src/:

  • apps/: Tarefas de nível de usuário que rodam sobre o kernel (Ex: task_shell, task_monitor, task_leds).

  • bin/: Binários e comandos executáveis disponíveis no shell interativo.

  • bsp/: Board Support Package, contendo os scripts de linker (link.ld, link_fpga.ld) e o código de inicialização (start.s).

  • drivers/: Implementação específica de baixo nível da HAL para os alvos FPGA e QEMU (Timer, UART, VGA, NPU, GPIO, etc.).

  • kernel/: O "coração" do OS. Contém o scheduler, gerenciador de memória, tratamento de IRQs, logger e chamadas de sistema.

• makefile: Automação do fluxo de compilação, linking e execução.

• upload.py: Script em Python utilizado para transferir o binário compilado para a FPGA via comunicação serial (UART).

🛠️ Como Compilar e Executar

Pré-requisitos

Certifique-se de ter instalado no seu ambiente a toolchain de compilação cruzada do RISC-V (riscv64-unknown-elf-gcc ou similar), o make e o qemu-system-riscv32 (para simulação).

Simulando no QEMU

Para compilar e testar rapidamente o sistema operacional de forma simulada sem precisar do hardware físico:

# Compila o OS com os drivers do QEMU e inicia a simulação
make qemu

Executando na FPGA

Para rodar na placa real, você precisa compilar o sistema mirando os drivers da FPGA e enviar o binário via porta serial:

# Compila o OS e faz upload para a placa
make fpga