qemu模拟vexpress-a9及u-boot引导 linux

前言

本文讲述使用 qemu 来模拟 vexpress-a9 开发板 ，同时介绍使用 u-boot 引导 linux 的流程。整个坐下来对 qemu 和 u-boot 以及嵌入式 linux 的工作方式有了一个大致的了解

qemu基础

这里介绍使用 tap 进行网络互连的方式

首先安装一些配置网络的工具

apt-get install bridge-utils        # 虚拟网桥工具
apt-get install uml-utilities       # UML（User-mode linux）工具

主要介绍几个命令

增加一个虚拟网桥 br0

brctl addbr br0

创建一个tap0接口，只允许root 用户访问

tunctl -t tap0 -u root

在虚拟网桥中增加一个tap0 接口

brctl addif br0 tap0

设置 tap0 口的地址

sudo ifconfig tap0 192.168.1.111

详细请看

https://blog.csdn.net/zhaihaifei/article/details/58624063

编译 linux 内核

首先安装交叉编译工具链

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabi

编译内核（ 使用 3.12.54 版本的内核，开始用的 4.x 貌似太新了加载不起来）

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make vexpress_defconfig
make zImage
make modules
make dtbs

然后就会在 arch/arm/boot 目录下生成 zImage 文件

这时可以试着运行一下

sudo qemu-system-arm \
    -M vexpress-a9 \
    -m 512M \
    -kernel /home/haclh/vmdk/linux-3.12.54/arch/arm/boot/zImage \
    -nographic \
    -append "console=ttyAMA0"

如果出现

input: ImExPS/2 Generic Explorer Mouse as /devices/mb:kmi1/serio1/input/input2
VFS: Cannot open root device "(null)" or unknown-block(0,0): error -6
Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:
Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)
CPU: 0 PID: 1 Comm: swapper/0 Not tainted 3.12.54 #1
[<8001535c>] (unwind_backtrace+0x0/0xec) from [<80011ad0>] (show_stack+0x10/0x14)
[<80011ad0>] (show_stack+0x10/0x14) from [<8037d680>] (dump_stack+0x74/0x84)
[<8037d680>] (dump_stack+0x74/0x84) from [<8037b7c4>] (panic+0x9c/0x1dc)
[<8037b7c4>] (panic+0x9c/0x1dc) from [<804a2110>] (mount_block_root+0x1e0/0x274)
[<804a2110>] (mount_block_root+0x1e0/0x274) from [<804a22b4>] (mount_root+0x110/0x118)
[<804a22b4>] (mount_root+0x110/0x118) from [<804a240c>] (prepare_namespace+0x150/0x188)
[<804a240c>] (prepare_namespace+0x150/0x188) from [<804a1d00>] (kernel_init_freeable+0x21c/0x22c)
[<804a1d00>] (kernel_init_freeable+0x21c/0x22c) from [<80379e40>] (kernel_init+0x8/0x13c)
[<80379e40>] (kernel_init+0x8/0x13c) from [<8000e280>] (ret_from_fork+0x14/0x34)

表示内核已经编译完成，下一步构造文件系统。

使用 busybox 构建文件系统

这里用的 1.24 版本的 busybox 。在 busybox 目录下执行

make menuconfig

设置静态编译已及交叉编译工具链

Busybox Settings  --->
    Build Options  --->
        [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
        (arm-linux-gnueabi-) Cross Compiler prefix

然后编译

make
make install

然后走到 busybox 的上级目录，执行一个脚本

#!/bin/bash

sudo rm -rf rootfs
sudo rm -rf tmpfs
sudo rm -f a9rootfs.ext3

sudo mkdir rootfs
sudo cp busybox/_install/*  rootfs/ -raf

sudo mkdir -p rootfs/proc/
sudo mkdir -p rootfs/sys/
sudo mkdir -p rootfs/tmp/
sudo mkdir -p rootfs/root/
sudo mkdir -p rootfs/var/
sudo mkdir -p rootfs/mnt/

sudo cp etc rootfs/ -arf

sudo cp -arf /usr/arm-linux-gnueabi/lib rootfs/

sudo rm rootfs/lib/*.a
sudo arm-linux-gnueabi-strip rootfs/lib/*

sudo mkdir -p rootfs/dev/
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

sudo dd if=/dev/zero of=a9rootfs.ext3 bs=1M count=32
sudo mkfs.ext3 a9rootfs.ext3

sudo mkdir -p tmpfs
sudo mount -t ext3 a9rootfs.ext3 tmpfs/ -o loop
sudo cp -r rootfs/*  tmpfs/
sudo umount tmpfs

etc 目录中的文件

http://t.cn/R3IOFVM

首先把它解压，再执行上述脚本

然后就会在当前目录生成一个 a9rootfs.ext3 的文件系统。

加上文件系统运行一波

sudo qemu-system-arm \
    -net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no\
    -M vexpress-a9 \
    -m 512M \
    -kernel /home/haclh/vmdk/linux-3.12.54/arch/arm/boot/zImage \
    -nographic \
    -append "root=/dev/mmcblk0  console=ttyAMA0" \
    -sd /home/haclh/vmdk/a9rootfs.ext3

就可以进入 linux 了。

参考

http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/5023342.html

编译 u-boot

首先下载好 u-boot (用的版本 u-boot-2016.05)，然后进入 u-boot 的目录编译

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make vexpress_ca9x4_defconfig
make

然后引导一下 u-boot

sudo qemu-system-arm -M vexpress-a9 \
     -kernel /home/haclh/vmdk/LKDemo/u-boot-2016.05/u-boot \
     -nographic \
     -m 512M \
     -net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no

如果成功的话，就会出现下面的。

U-Boot 2016.05 (May 12 2018 - 22:56:24 -0700)

DRAM:  512 MiB
WARNING: Caches not enabled
Flash: 128 MiB
MMC:   MMC: 0
*** Warning - bad CRC, using default environment

In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   smc911x-0
Hit any key to stop autoboot:  0
=>

参考

https://blog.csdn.net/aggresss/article/details/54945726

安装 tftpd

这里打算使用 u-boot 通过 tftp 引导 linux 内核，所以先在 ubuntu 上安装好 tftpd.

apt install vsftpd

然后修改 tftpd 的配置文件

 sudo vim /etc/vsftpd.conf

主要修改两个

anon_root=/home/haclh/vmdk/linux-3.12.54/arch/arm/boot   # 增加一项，设置根目录
anonymous_enable=YES    #

/home/haclh/vmdk/linux-3.12.54/arch/arm/boot 为 linux 内核编译结果目录

然后修改 xinted 的配置文件

08:03 haclh@ubuntu:boot $ cat /etc/xinetd.d/tftp
service tftp
{
   protocol = udp
   port = 69
   socket_type = dgram
   wait = yes
   user = nobody
   server = /usr/sbin/in.tftpd
   server_args = -s /home/haclh/vmdk/linux-3.12.54/arch/arm/boot
   disable = no
}

然后重启下 xinted 的服务即可

sudo service xinetd restart

u-boot 引导 linux

要用 u-boot 引导 linux ， 首先要把 linux 编译 uImage 镜像

export ARCH=arm
export LOADADDR=0x60003000
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make vexpress_defconfig
make uImage

首先进入 u-boot

sudo ifconfig tap0 192.168.1.111
sudo qemu-system-arm -M vexpress-a9 \
     -kernel /home/haclh/vmdk/LKDemo/u-boot-2016.05/u-boot \
     -nographic \
     -m 512M \
     -net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no\
     -sd /home/haclh/vmdk/a9rootfs.ext3

U-Boot 2016.05 (May 12 2018 - 22:56:24 -0700)

DRAM:  512 MiB
WARNING: Caches not enabled
Flash: 128 MiB
MMC:   MMC: 0
*** Warning - bad CRC, using default environment

In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   smc911x-0
Hit any key to stop autoboot:  0
=>

然后设置好 ip 以及 宿主机 ip

setenv ipaddr 192.168.1.120
setenv serverip 192.168.1.111

然后加载镜像到内存

tftp 0x60003000 uImage

最后引导

setenv bootargs 'root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0'
bootm 0x60003000

然后就 ok 了

EXT3-fs (mmcblk0): mounted filesystem with writeback data mode
VFS: Mounted root (ext3 filesystem) on device 179:0.
Freeing unused kernel memory: 196K (804a1000 - 804d2000)
Please press Enter to activate this console. [root@vexpress ]#
[root@vexpress ]#
[root@vexpress ]#
[root@vexpress ]# ifconfig
lo        Link encap:Local Loopback
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

[root@vexpress ]# ifconfig -a

参考

http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/5023704.html