qemu的安装并搭建虚拟arm环境
- 1、准备工作
- 1.1 安装交叉汇编工具
- 1.2 编译内核kernel
- 1.3 u-boot编译
- 1.4 制作根文件系统-busybox
- 2、启动qemu（arm）
- 3、helloworld测试
1、准备工作
1.1 安装交叉汇编工具
交叉编译器的作用就不需要详细解释了，因为我们是在x86平台上进行编译，而运行的平台是ARM系统，这2个平台的指令集不一样，所以需要交叉编译得到ARM系统上可以执行的程序。
sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabi gcc-arm-linux-gnueabihf
验证安装结果：
dpkg -l gcc-arm-linux-gnueabi
1.2 编译内核kernel
下载内核kernel压缩包：
wget https://mirror.bjtu.edu.cn/kernel/linux/kernel/v5.x/linux-5.10.tar.xz
使用 vexpress-a9 这款开发板。vexpress-a9 是 Arm 公司自己设计的一款 4 核 Cortex-A9 开发板，U-Boot、Linux Kernel 和 QEMU 对这款开发板都做了完整的支持。
解压：
tar -xvf linux-5.10.tar.xz
在解压后的linux-5.10目录下，生成vexpress开发板子的config文件：
cd linux-5.10
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm vexpress_defconfig
编译32位kernel：
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm
生成的内核镱像位于arch/arm/boot/zImage
设备树 arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb
1.3 u-boot编译
注意更改当前路径
wget https://ftp.denx.de/pub/u-boot/u-boot-2020.10.tar.bz2
解压：
tar -xvf u-boot-2020.10.tar.bz
解压完后，可以看到 configs 目录下有针对这款开发板的配置文件。ca9x4表示cortexA9架构，4核心,vexpress_ca9x4_defconfig。
ls configs/ | grep vexpress
编译：
make vexpress_ca9x4_defconfig
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all
编译时可能会出现提示：Your GCC is older than 6.0 and is not supported，解决方式如下：
更改uboot的源码：/arch/arm/config.mk
# Only test once
ifeq ($(CONFIG_$(SPL_)SYS_THUMB_BUILD),y)
#archprepare: checkthumb checkgcc6
archprepare: checkthumb
checkthumb:
@if test "$(call cc-name)" = "gcc" -a \
"$(call cc-version)" -lt "0404"; then \
echo -n '*** Your GCC does not produce working '; \
echo 'binaries in THUMB mode.'; \
echo '*** Your board is configured for THUMB mode.'; \
false; \
fi
#else
#archprepare: checkgcc6
endif
#checkgcc6:
# @if test "$(call cc-name)" = "gcc" -a \
# "$(call cc-version)" -lt "0600"; then \
# echo '*** Your GCC is older than 6.0 and is not supported'; \
# false; \
# fi
最终编译生成 elf 格式的可执行文件 u-boot 和纯二进制文件u-boot.bin，其中 QEMU 可以启动的为 elf 格式的可执行文件 u-boot ：
1.4 制作根文件系统-busybox
根文件系统放在哪里？
其实依赖于每个开发板支持的存储设备，可以放到Nor Flash上，也可以放到SD卡，甚至外部磁盘上。最关键的一点是你要清楚知道开发板有什么存储设备。本次使用SD卡做为存储空间，文件格式为ext3格式。
①下载、编译和安装busybox：（注意更改当前路径）
链接：busybox - BusyBox: The Swiss Army Knife of Embedded Linux
版本：busybox-1_30_0
解压，并进入该目录下：
tar xjvf busybox-1_30_0.tar.bz2cd busybox-1_30_0因为是配置arm环境，交叉编译到arm上运行， 需要修改Makefile:
vim Makefile修改成这样：
编译，安装：
make menuconfig执行上述指令会出现如下界面，点击Settings->，再设置静态编译：
编译：
make -j6编译完成后检查，成功：
ls -l busybox
安装（在
busybox-1_30_0/_install目录下安装）：make install安装完成后会形成
_install目录：
②形成根目录结构：
在Ubuntu主机环境下，形成目录结构，里面存放的文件和目录与单板上运行所需要的目录结构完全一样，然后再打包成镜像（在开发板看来就是SD卡），这个临时的目录结构称为根目录。
首先创建rootfs目录（根目录），根文件系统内的文件全部放到这里：
mkdir -p rootfs/{dev,etc/init.d,lib}把busybox中的文件复制到rootfs根目录下，主要是一些基本的命令：
sudo cp busybox-1_30_0/_install/* -r rootfs/把交叉编译工具链中的库文件复制到rootfs根目录的lib文件夹下：
sudo cp -P /usr/arm-linux-gnueabi/lib/* rootfs/lib/创建4个tty端终设备：
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
③制作根文件系统镜像：
根文件系统镜像就相当于一个硬盘，就是把上面rootfs根目录中的所有文件复制到这个硬盘中。
生成512M大小的镜像：
dd if=/dev/zero of=a9rootfs.ext3 bs=1M count=32格式化成ext3文件系统：
mkfs.ext3 a9rootfs.ext3挂载，将文件拷贝到镜像中：
sudo mkdir tmpfssudo mount -t ext3 a9rootfs.ext3 tmpfs/ -o loopsudo cp -r rootfs/* tmpfs/sudo umount tmpfs
2、启动qemu（arm）
目录结构：
启动qemu（arm环境）：
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel linux-5.10/arch/arm/boot/zImage -dtb linux-5.10/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0" -sd a9rootfs.ext3
启动完成：
退出qemu：Ctrl+A 松开后按 X 退出qemu。
关于qemu启动ARM虚拟机运行指令解析：
qemu-system-arm #qemu主要配置
-M vexpress-a9 #模拟vexpress-a9单板
-m 512M #内存配置
-kernel linux-5.10/arch/arm/boot/zImage #内核路径
-dtb linux-5.10/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb #设备树路径
-nographic #不使用图形化界面，只使用串口
-append "root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0" #内核启动参数(vexpress单板运行)
-sd a9rootfs.ext3 #SD卡印像
3、helloworld测试
在Ubuntu任意一个目录，编写HelloWorld可执行程序hello.c：
vim hello.c
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("HelloWorld! \n");
return 0;
}
交叉编译hello.c，得到arm的可执行程序hello：
arm-linux-gnueabi-gcc hello.c -g -o hello.exe #带上-g选项编译debug版本
通过file指令，可查看hello.exe程序：
file hello.exe
把hello可执行程序复制到磁盘镜像disk.img中：
挂载（路径/home/kevin/kernel510）：
sudo mount -o loop ./a9rootfs.ext3 tmpfs/
复制文件（注意路径）：
sudo cp /home/kevin/hello.exe /home/kevin/kernel510/tmpfs/
卸载：
sudo umount tmpfs
再次启动虚拟机：
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel linux-5.10/arch/arm/boot/zImage -dtb linux-5.10/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0" -sd a9rootfs.ext3 -S -gdb tcp::8080
执行hello.exe程序，即可看到输出结果：
