Qemu Arm

2020-04-26 | 阅读：次

qemu搭建arm开发环境

最近想学习Linux驱动开发相关的知识，但是身边没有arm开发板，网上的开发板也是各式各样，后续自己了解到qemu工具，想着用qemu自己搭建一个arm开发板，通过qemu-system-arm学习嵌入式开发、研究BootLoader、Linux内核、驱动开发。 --- > 开发环境 ：Ubuntu 14.04.6 LTS amd64      uboot: u-boot-2018.11   Linux: linux-4.4.76   busybox：busybox-1.20.2  --- ### 交叉编译环境配置 1. 首先安装qemu，在Ubuntu下面直接可以自动安装：   `sudo apt-get install qemu`   2. 由于arm开发板的架构和x86架构有区别，其指令系统是不一样的，所以编译工具链也是不一样的，我们这里要搭建的开发板vexpress-a9是arm架构的需要安装的交叉编译工具链是：arm-linux-gnueabi-   `sudo apt-get install arm-linux-gnueabi`

编译Linux内核镜像和dtb文件

1. 下载Linux内核

1)、官方网站
https://www.kernel.org/
2）、由于官方网站下载速度极慢，故提供其他链接：
http://ftp.sjtu.edu.cn/sites/ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/

2. 解压内核

使用tar、zx解压内核linux-4.4.76.tar.xz文件：
xz -d linux-4.4.76.tar.xz
tar -xvf linux-4.4.76.tar

3. 修改Makefile

ARCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

4. 编译内核、模块、dtb文件

make vexpress_defconfig // 使用内核中的默认vexpress架构的配置
去掉System Type 把 Enable the L2x0 outer cache controller 取消，否则qemu起不来
make zImage -j4 // 编译zImage
make dts -j4 // 编译设备树
make modules // 编译内核外模块
通过以上步骤可以在 linux-4.4.76/arch/arm/boot/ 目录下面生成zImage以及相关文件

5. 运行Linux内核

增加脚本文件运行自己编译生成的zImage文件：

qemu-system-arm \
-M vexpress-a9 \
-m 512M \
-kernel linux-4.4.76/arch/arm/boot/zImage \
-dtb linux-4.4.76/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb \
-nographic \
-append “console=ttyAMA0”

其中参数作用分别为：

-M vexpress-a9 模拟vexpress-a9单板，你能够使用-M ?參数来获取该qemu版本号支持的全部单板
-m 512M 单板执行物理内存512M
-kernel arch/arm/boot/zImage 告诉qemu单板执行内核镜像路径
-dtb arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb 告诉qemu单板的设备树（必须加入）
-nographic 不使用图形化界面，仅仅使用串口
-append “console=ttyAMA0” 内核启动參数。这里告诉内核vexpress单板执行。串口设备是哪个tty。

使用busybox制作根文件系统

什么是根文件系统
- Linux内核启动后的第一个挂载的文件系统
- 主要又基本的shell命令、各种库、字符设备、配置脚本组成
- 提供了根目录
什么是busybox
- 一个集成了100多个Linux常用命令和工具的软件
- 一个适合制作嵌入式文件系统的软件工具
编译安装
- 下载源码：https://busybox.net/downloads/
- 修改makefile：ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
- 配置：make defconfig ; make menuconfig
  Build BusyBox as a static binary (no shared libs) //使用静态编译译
- 编译：make -j4
- 安装：make install
  在_install目录下面生成需要的shell命令
制作根文件系统
- mkdir rootfs
- cp -r _install/* rootfs
- mkdir -p rootfs/dev
- 创建设备文件
  sudo mknod rootfs/dev/tty1 c 4 1
  sudo mknod rootfs/dev/tty2 c 4 2
  sudo mknod rootfs/dev/tty3 c 4 3
  sudo mknod rootfs/dev/tty4 c 4 4
  sudo mknod rootfs/dev/console c 5 1
  sudo mknod rootfs/dev/null c 1 3
- 生成一个空的文件作为文件系统
  sudo dd if=/dev/zero of=rootfs.ext3 bs=1M count=32
  sudo mkfs.ext3 -t ext3 rootfs.ext3
- 将文件系统挂载到tmpfs目录下
  sudo mkdir -p tmpfs
  sudo mount -t ext3 rootfs.ext3 tmpfs/ -o loop
- 将之前创建的文件系统相关的文件放到通过tmpfs放到rootfs.ext3文件系统中去
  sudo cp -r rootfs/* tmpfs/
  sudo umount tmpfs
运行文件系统和内核
增加脚本运行zImage内核以及根文件系统

qemu-system-arm \ -M vexpress-a9 \ -m 512M \ -kernel linux-4.4.76/arch/arm/boot/zImage \ -dtb linux-4.4.76/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb \ -nographic \ -append “root=/dev/mmcblk0 rw console=ttyAMA0” \ -sd rootfs.ext3

相比于只启动zImage多余参数作用：

-append “root=/dev/mmcblk0 rw console=ttyAMA0” 内核启动參数。这里告诉内核那个文件系统。rw读写权限
-sd a9rootfs.ext3 挂载根文件系统为sk卡

通过Uboot运行uImage

运行uImage这里需要同u-boot来进行内核的加载。这个加载的过程中需要使用到tftp来进行内核镜像的传输。tftp是一种基于udp的简单tfp传输软件。默认端口是69。 1. 安装tftp  
+ 安装tftp依赖软件  
sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa xinetd
+ 配置tftp服务器如下  
sudo vi /etc/default/tftpd-hpa
    >TFTP_USERNAME="tftp"  
    TFTP_DIRECTORY="/home/xiaotan/tftpboot"  
    TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"  
    TFTP_OPTIONS="-l -c -s"
+ 重启tftp服务  
sudo service tftpd-hpa restart 2. 编译uboot和uImage
+ 修改uboot代码  
    >`#define CONFIG_IPADDR   169.254.7.1`  
    `#define CONFIG_NETMASK  255.255.0.0`   
    `#define CONFIG_SERVERIP 169.254.7.4`  
    `修改启动文件为uImage`  
    `#define CONFIG_BOOTFILE                "uImage"`  
    `修改启动命令为`  
    `#define CONFIG_BOOTCOMMAND  "tftp 0x60003000 uImage; tftp 0x60500000 vexpress-v2p-ca9.dtb; setenv bootargs \"root=/dev/mm    cblk0 rw console=ttyAMA0\"; bootm 0x60003000 - 0x60500000"`
+ 重新编译:make -j4
+ kernel重新编译(LOADADDR和uboot的启动加载位置一致,这个地址是开发板的ddr地址)  
make uImage LOADADDR=0x60003000 –j4 
+ 将之前编译生成的u-boot、uImage、vexpress-v2p-ca9.dtb、rootfs.ext3拷贝到tftp路径
+ 编写boot.sh脚本帮忙启动uboot
    >qemu-system-arm \
        -M vexpress-a9 \
        -m 512M \
        -kernel u-boot \
        -nographic \
        -net nic,vlan=0 -net tap,vlan=0,ifname=tap0 \
        -sd rootfs.ext3
+ 运行脚本就能进入系统，效果入下：
![](../images/posts/markdown/qemu-arm-sys.png)