qemu模拟vexpress开发板

1. 问题背景

　　最近了解到一个强大的开源虚拟机软件:qemu。利用它能够仿真arm板，正好能够用来巩固一下移植相关的操做。网上关于qemu仿真vexpress开发板的例子较多，我试了几个，感受仍是下面这篇文章比较靠谱：

　　http://www.javashuo.com/article/p-rulgwahw-bm.html 。目前我进行到用qemu加载u-boot，或者加载内核并挂载ramdis根文件系统，也能够利用u-boot来引导内核启动，可是没法挂载根文件系统。

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2. 环境介绍

　　虚拟机系统：Ubuntu 14.04

　　u-boot:           u-boot-2015-04

　　linux kernel:   linux-3.4.4

　　busybox:        busybox-1.21.0

　　toolchain:       arm-none-linux-gnueabi-   (4.6.4)

　　qemu:            QEMU emulator version 1.7.91

　　这个qemu是直接经过apt在线安装的，在模拟某个arm板前，先看看qemu支不支持。

1 qemu-system-arm -M ?

 

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3. U-boot配置

3.1 u-boot缺省配置

　　在u-boot-2015.04目录下，先看看关于vexpress的默认配置有哪些，这里咱们选vexpress_ca9x4_defconfig来进行默认的配置，使用make指令，能够在命令行指定架构和交叉编译器，也能够写死在Makefile中。 

1 ls configs/ | grep vexpress 2 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- vexpress_ca9x4_defconfig

 

3.2 u-boot环境变量

　　这里主要设置bootargs,bootcmd和bootm。咱们能够把这些东西写死到include/configs/vexpress_common.h中，不然就要进入u-boot后手动敲命令设置，并且设置好后也不能save（没有flash）。

　　bootcmd:对应宏CONFIG_BOOTCOMMAND,是u-boot启动时会自动执行的命令。

　　bootargs:是u-boot传递内核的参数。

　　bootm: ${kernel_addr} ${ramdisk_addr} ${dtb_addr}  依次是内核镜像地址，根文件镜像地址，设备树地址

211 /* Basic environment settings */     
212 #if 0                              
213 #define CONFIG_BOOTCOMMAND      "run bootflash;"  //将原有的宏注释掉
214 #endif                             
215                                    
216 #define CONFIG_IPADDR    192.168.222.21  //本机IP
217 #define CONFIG_NETMASK   255.255.255.0   //掩码
218 #define CONFIG_SERVERIP  192.168.222.20  //服务器IP：tftp服务和nfs服务
219                                    
220 #define CONFIG_BOOTCOMMAND \       
221     "tftp 0x60008000 uImage3.4.4; " \
222     "tftp 0x63000000 ramdisk_zy.img; " \
223     "setenv bootargs root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0; " \
224     "bootm 0x60008000 0x63000000; "

3.3 生成u-boot.bin

　　一样使用make指令，指定一下ARCH和CROSS_COMPILE。后面的-j2是指定2个核同时编译，增长编译速度。目标文件是一个二进制文件，u-boot.bin，这就是要烧写到flash或者qemu要加载的对象。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- -j2

　　

　　生成好u-boot后，先用qemu测试一下可否加载。这里参数的意义就直接抄过来吧。

-M vexpress-a9 模拟vexpress-a9单板，你可使用-M ?参数来获取该qemu版本支持的全部单板

-m 512M 单板运行物理内存512M

-kernel /root/tq2440_work/kernel/linux-stable/out_vexpress_3_16/arch/arm/boot/zImage  告诉qemu单板运行内核镜像路径

-nographic 不使用图形化界面，只使用串口

-append "console=ttyAMA0" 内核启动参数，这里告诉内核vexpress单板运行，串口设备是哪一个tty。

20     qemu-system-arm \
 21         -M vexpress-a9 \
 22         -m 256M \   
 23         -kernel /home/linux/qemu_linux/u-boot-2015.04/u-boot \
 24         -serial stdio \
 25         -append "root=/dev/mmcblk0 nolock rw console=tty0" \

　　启动后使用print指令打印环境变量，能够发如今3.2中设置的环境变量在u-boot中有所体现。

　　

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4. Linux内核配置

　　和u-boot的配置步骤相似。先找找缺省配置文件。

ls arch/arm/configs/ | grep vexpress

　　

　　make 默认配置。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- vexpress_defconfig

4.1 内核加载地址和启动选项配置

　　编译内核咱们能够经过menucofig先看一下具体的配置内容。在boot option中咱们能够配置一下下图中的内容，这是用来设定内核启动一些参数，能够经过boot loader来传递参数（bootargs）,也能够设定默认参数。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- menuconfig

　　编译内核。这里要说明一下LOADADDR=0x60008000，在上一篇博客我有简单的搜集一些资料，能够参考（虽然仍是似懂非懂。。。），不过按照设置能够在qemu中跑起来。这里的LOADADDR我是参考arch/arm/mach-vexpress/Makefile.boot来设置的，其内容以下图。

这里直接生成了uImage（用于u-boot引导），固然zImage也会同时生成。若是编译过程当中提示缺乏mkimage工具，能够经过apt在线安装，也能够本身下，这里就再也不多说。

make LOADADDR=0x60008000  ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- uImage -j2

　　

　　一样，能够先用qemu加载一下。内核能够起来，可是因为没有指定根文件系统，内核会报错。因此下一步咱们要制做根文件系统。

20     qemu-system-arm \
 21         -M vexpress-a9 \
 22         -m 256M \   
 23         -kernel uImage \
 24         -serial stdio \
 25         -append "root=/dev/mmcblk0 nolock rw console=tty0" \

　　

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5.  busybox制做根文件系统

5.1 配置busybox

　　本文制做的根文件系统 = busybox(包含基础的Linux命令)  + 运行库 。那么根文件系统放在哪里？依赖于每一个开发板支持的存储设备，能够放到Nor Flash上，也能够放到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。

 　　进入busybox,运行  make menuconfig。配置静态创建busybox。

File systems --->
		Pseudo filesystems ---> 
			[*] Virtual memory file system support (former shm fs)
			[*] Tmpfs POSIX Access Control Lists

　　

　　而后运行 make install  。完成后，会在busybox目录下生成_install目录，该目录下的程序就是单板运行所须要的命令。将这里面的内容所有复制到一个新建的文件夹，如rootfs下面。

　　还有很重要的一点就是etc/目录下的内容，这里通常有4个文件,能够手动进行配置，也能够直接从网上下。http://files.cnblogs.com/files/pengdonglin137/etc.tar.gz

 

　　简单说一下4个文件的做用：

1. /etc/fstab 文件负责配置Linux开机时自动挂载的分区。
2. rcS是一个脚本文件，在inittab文件中本解析调用，用于配置Linux系统。这个能够参考https://www.cnblogs.com/lp1129/articles/3148858.html。
3. init程序须要读取配置文件/etc/inittab.inittab是一个不可执行的文本文件,它有若干行指令所组成。能够参考https://www.cnblogs.com/jason-lu/articles/3272963.html
4. /etc/profile：这个文件是每一个用户登陆时都会运行的环境变量设置，注意是全局的

　　到目前为止，一个mini的根文件系统就制做好了，咱们能够经过nfs来直接挂载到这个rootfs，也能够把它制做成ramdisk镜像，直接烧录到flash中。

5.2 制做ramdisk镜像

　　运行如下命令，这里解释一下4-7的做用，先建立一个临时目录，用于挂载制做好的根文件系统，再把rootfs的内容复制到这个根文件系统中，相似于咱们平时使用u盘。

1 sudo dd if=/dev/zero of=rootfs.ext3 bs=1M count=32
2 sudo mkfs.ext3 rootfs.ext3 3 
4 sudo mkdir -p tmpfs 5 sudo mount -t ext3 rootfs.ext3 tmpfs/ -o loop 6 sudo cp -r rootfs/* tmpfs/ 7 sudo umount tmpfs·

　　接下来，用qemu加载内核和ramdisk。最后的 -sd 便是模拟一个sd卡，里面存放着跟文件系统。

qemu-system-arm \ -M vexpress-a9 \ -m 256M \ -kernel /home/linux/qemu_linux/linux-3.4.4/arch/arm/boot/zImage \ -nographic \ -append "root=/dev/mmcblk0 rw console=ttyAMA0" \ -sd ~/qemu_linux/rootfs.ext3

 

 6. 结果

　　理想结果，用qemu加载u-boot，再经过u-boot来引导内核，内核直接加载ramdisk，或者经过nfs来加载rootfs。

　　实际结果：上面黄字标注的没有实现成功。。。

　　以下图，u-boot自启动后成功从tftp服务器下载了内核镜像和ramdisk。

　　可是没法挂载根文件系统：