ubuntu16.04环境下qemu模拟开发板vexpress-a9
B站课程学习记录，原视频 BV1NJ411m75T
若按此教程学习，不要使用版本差异太大的源码，会有问题，已经踩过坑。
如有错误感谢指正。
文章目录
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- 一、安装交叉编译链
- 二、安装qemu
- 三、内核编译
- 四、busybox制作文件系统
- 五、uboot启动内核
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一、安装交叉编译链
apt install gcc-arm-linux-gnueabi //arm通用（可选安装g++）
arm-linux-gnueabi-gcc -v //查看安装版本
二、安装qemu
apt install qemu
qemu-system-arm --version
qemu-system-arm -M help //查看支持的开发板
三、内核编译
- 自行选择下载内核版本，内核官网：www.kernel.org，推荐国内：mirrors.aliyun.com/linux-kernel/
- 下载解压后，修改Makefile，查找CROSS_COMPILE，将其改为"arm-linux-gnueabi-“，相邻的ARCH也改为"arm”
- 针对特殊的开发板编译内核，linux-4.4.76/arch/arm/configs下存放着当前内核支持的各种开发板配置
make vexpress_defconfig
- 开始编译，-j4启用多任务编译，可以加快编译速度（也可以直接"make all",但时间较长,所以分别编译需要的东西)
make zImage -j4 生成./arch/arm/boot/zImage
- 编译内核模块（此教程中没有用到，故没有执行安装，可以跳过）
make modules -j4
- 编译dts，dts同一规划不同架构不同开发板等的配置，生成的是.dtb文件
make dtbs //生成./arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb,同时生成的其他dtb我们不需要
- 启动（停止运行直接kill pid）
//可以看到最后一行显示没有挂载文件系统，就算编译成功了，下面再继续制作文件系统
//-M指定开发板，-m指定内存大小，-kernel指定内核镜像，-dtb指定dtb文件,-nographic不适用图形显示，-append追加命令使用串口控制台
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel ./zImage -dtb ./vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "console=ttyAMA0"
可以整理成脚本boot.sh
qemu-system-arm \
-M vexpress-a9 \
-m 512M \
-kernel ./zImage \
-dtb ./vexpress-v2p-ca9.dtb \
-nographic \
-append "console=ttyAMA0"
四、busybox制作文件系统
- 下载busybox源码，网址：busybox.net/downloads/
- 下载解压后，先修改Makefile
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabi-
ARCH ?= arm
- make配置文件
make defconfig
make menuconfig //图形化配置方法，并且设置Busybox Settings-->Build Options中选静态库，可能需要安装apt install libncurses5-dev
- 编译安装
make -j4
make install //生成的文件都在./_install目录下
- 制作文件系统根目录(以下命令仅描述步骤，根据实际情况执行)
mkdir rootfs
cd rootfs
mkdir lib
mkdir dev
cp -r busybox-1.27.0/_install/* rootfs/
cp -p /usr/arm-linux-gnueabi/lib/* rootfs/lib/
cd rootfs/dev
mknod -m 666 tty1 c 4 1 //新建串口节点，-m权限，tty1串口，c字符设备，4主设备号（类型），1次设备号（编号）
mknod -m 666 tty2 c 4 2
mknod -m 666 tty3 c 4 3
mknod -m 666 tty4 c 4 4
mknod -m 666 console c 5 1
mknod -m 666 null c 1 3 //null表示什么都没有，可以理解为垃圾站
- 制作sd卡文件镜像，sd卡一般都是ext3格式
dd if=/dev/zero of=rootfs.ext3 bs=1M count=32 //dd生成镜像，if输入，of输出，bs缓冲区大小，count块的大小
mkfs.ext3 rootfs.ext3 //格式化该sd卡，存储设备一般都是块设备，所以要挂载后才能读写
mount -t ext3 rootfs.ext3 /mnt -o loop
- 将所有的东西拷贝到sd卡
cp -r rootfs/* /mnt/
umount /mnt/ //挂载只是为了进行读写，所以都写完就可以卸载掉
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- 命令行启动,与之前比添加了追加选项,root指定sd卡节点，rw指定sd卡可读可写，-sd挂载sd卡
qemu-system-arm \
-M vexpress-a9 \
-m 512M \
-kernel ./zImage \
-dtb ./vexpress-v2p-ca9.dtb \
-nographic \
-append "root=/dev/mmcblk0 rw console=ttyAMA0" \
-sd rootfs.ext3
启动后该系统可以直接进入命令行进行操作；也可以在关闭后重新在rootfs文件夹下修改，然后再挂载复制到挂载目录下达到修改的目的
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- 图形窗口启动，去掉-nographic选项，并且将console设置为当前终端(tty0代表当前终端)，但该种方式并不好用
qemu-system-arm \
-M vexpress-a9 \
-m 512M \
-kernel ./zImage \
-dtb ./vexpress-v2p-ca9.dtb \
-append "root=/dev/mmcblk0 rw console=tty0" \
-sd rootfs.ext3
五、uboot启动内核
一般情况下，机器上电后会有bootloader检测硬件并将操作系统从磁盘上读取到内存进行启动，如个人PC的BIOS，嵌入式设备一般用uboot（开源，且兼容大多数板子）启动内核，常见的有从flash/sd卡/网络启动内核
- 下载uboot源码，网址：ftp.denx.de/pub/u-boot/
- 修改Makefile，重新定义一个CROSS_COMPILE
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabi-
- 修改config.mk,修改ARCH = arm
ARCH := arm
- make指定配置文件,若报错可尝试apt-get install bison flex
make vexpress_ca9x4_defconfig
vim u-boot-2017.05/include/configs/vexpress-common.h
//在这个打开的头文件中找到CONFIG_BOOTCOMMAND,屏蔽原来的定义,重新定义
#define CONFIG_BOOTCOMMAND "tftp 0x60003000 uImage;\
tftp 0x60500000 vexpres s-v2p-ca9.dtb;\
setenv bootargs 'root=/dev/mmcblk0 console=ttyA MA0';\
bootm 0x60003000 - 0x60500000;"
#define CONFIG_IPADDR 192.168.31.153 //与CONFIG_SERVERIP 在同一网段就行
#define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0
#define CONFIG_SERVERIP 192.168.31.152 //qemu所在主机的ip
- 编译
make -j4
- 检测编译是否成功，能运行就成
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -nographic -kernel u-boot
- qemu网络配置，目的是让qemu模拟的开发板跟主机互通网络
apt install uml-utilities bridge-utils //必要插件
ls /dev/net/ //查看该目录有无tun,有才支持，无。。。
vim /etc/network/interfaces //添加以下内容，大致意思是桥接两个网卡,配置成功后要重启
auto ens33 ##本机网卡名，根据实际情况变更
auto br0
iface br0 inet dhcp
bridge_ports ens33
- 编译uImage格式内核，之前编译的zImage不能给uboot用(并非一定要用uboot启动，我们的目的是qemu模拟开发板运行，之前能运行起来进入命令行就够用了，但多学一些总是好的）
cd linux-4.4.76/
make LOADADDR=0x60003000 uImage -j4 //编译完成后生成linux-4.4.76/arch/arm/boot/uImage
- 安装tftp工具，用以和qemu模拟开发板收发文件（uboot通过tftp方式下载内核镜像和dtb）
apt install tftp-hpa tftpd-hpa xinetd
vim /etc/default/tftpd-hpa //修改为以下形式
TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/home/tftpboot"
TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"
TFTP_OPTIONS="-l -c -s"
mkdir /home/tftpboot //创建tftp目录
chmod 777 tftpboot
/etc/init.d/tftpd-hpa restart //配置完成后，tftp重启
- 将编译好的uImage和vexpress-v2p-ca9.dtb复制到tftpboot目录
cp linux-4.4.76/arch/arm/boot/uImage /home/tftpboot/
cp linux-4.4.76/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb /home/tftpboot/
- 修改原来的启动脚本(主要的变化就是内核和dtb加载方式变了)
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
- 启动脚本检测是否能启动
事实上以上教程仅能够达到运行qemu的作用，并不能完全模拟开发板进行开发，还有很多配置没有进行，任重而道远。