使用Qemu模拟Cortex-A9运行U-boot和Linux
/****************************************************************************/ * * (c) 光明工作室 2017-2037 COPYRIGHT * * 光明工作室团队成员大部分来自全国著名985、211工程院校。具有丰富的工程实践经验, *本工作室热
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/****************************************************************************/ * * (c) 光明工作室 2017-2037 COPYRIGHT * * 光明工作室团队成员大部分来自全国著名985、211工程院校。具有丰富的工程实践经验, *本工作室热忱欢迎大家的光临。工作室长期承接嵌入式开发、PCB设计、算法仿真等软硬件设计。 * * *1)基于C8051、AVR、MSP430单片机开发。 *2)基于STM32F103、STM32F407等ARM处理器开发。(IIC、SPI、485、WIFI等相关设计) *3)基于C6678、DM388等DSP处理器开发。(视频、网络、通信协议相关设计) *4)基于QT、C#软件开发。 *5)基于OPENCV、OPENGL图像处理算法开发。(基于LINUX、WINDOWS、MATLAB等) *6)无人机飞控、地面站程序开发。(大疆、PIX、 qgroundcontrol、missionplanner、MAVLINK) *7) ROS机器人操作系统下相关开发。 *8)LINUX、UCOSII、VXWORKS操作系统开发。 * * * 联系方式: * QQ:2468851091 call:18163325140 * Email:2468851091@qq.com * / ****************************************************************************/
我的开发环境: Ubuntu-12.04 所有软件包为最新
1. 安装GNU工具链
sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabi
sudo apt-get install g++-arm-linux-gnueabi
安装完成后会在 /usr/arm-linux-gnueabi/ 目录下生成库文件、头文件等。 我安装的GCC版本为:
arm-linux-gnueabi-gcc (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
2. 安装Qemu模拟器
sudo apt-get install qemu qemu-system qemu-utils
这时应该已经可以运行qemu-system-arm命令了, 其版本为:
qemu-system-arm --version
QEMU emulator version 1.0.50 (Debian 1.0.50-2012.03-0ubuntu2), Copyright (c) 2003-2008 Fabrice Bellard
3. 编译和运行U-boot:
到 ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/ 下载最新版本的U-Boot源代码, 我用的目前最新版本 u-boot-2012.04.tar.bz2
解压后进入源代码目录,在Makefile里面增加两行:
ARCH ?= arm
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabi-
其实就是告诉它使用ARM编译器来编译。
make ca9x4_ct_vxp_config
make
这里配置目标板为 Cortex-A9x4 vexpress. 之所以选这个配置可以从 boards.cfg文件里看到, vexpress是ARM公司使用Cortext-A9的一个开发板,相关的代码在 board/armltd/vexpress/ 目录,配置文件为include/configs/ca9x4_ct_vxp.h。 而且关键的是Qemu里面已经支持这个板卡。
编译完成后会生成u-boot文件
运行:
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -nographic -kernel u-boot
或者
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -serial stdio -kernel u-boot
发现,如果没有指定-nographics, 则必须要加-serial stdio才会有打印。
参数-m 256M为指定内存大小。-M 指定板卡的名称, 支持的板卡可以用-M ?查看, 如下:
#qemu-system-arm -M ?
Supported machines are:
beagle Beagle board (OMAP3530)
beaglexm Beagle board XM (OMAP3630)
............
versatilepb ARM Versatile/PB (ARM926EJ-S)
versatileab ARM Versatile/AB (ARM926EJ-S)
vexpress-a9 ARM Versatile Express for Cortex-A9
vexpress-a15 ARM Versatile Express for Cortex-A15
正常运行的结果:
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -nographic -kernel u-boot
U-Boot 2012.04 (Jul 08 2012 - 00:14:08)
DRAM: 256 MiB
WARNING: Caches not enabled
Flash: ## Unknown flash on Bank 1 - Size = 0x00000000 = 0 MB
## Unknown flash on Bank 2 - Size = 0x00000000 = 0 MB
*** failed ***
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
VExpress#
VExpress# printenv
baudrate=38400
bootcmd=run bootflash;
bootdelay=2
bootflash=run flashargs; cp ${ramdisk_addr} ${ramdisk_addr_r} ${maxramdisk}; bootm ${kernel_addr} ${ramdisk_addr_r}
console=ttyAMA0,38400n8
。。。。。
注意:如果在检测Flash failed后停止运行,是因为在 arch/arm/lib/board.c里面 board_init_r()函数里检测Flash失败后调用了hang(), 暂时先把hang()去掉就可以运行下去了。
4. 编译和运行Linux内核:
到http://www.kernel.org/下载最新的Linux内核源码,我下载的是linux-3.4.4.tar.bz2. 解压后修改Makefile, ARCH = arm, CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make vexpress_defconfig
(可以到 arch/arm/configs/ 目录看到所有自带的配置文件, 我们使用vexpress板卡默认的配置文件)
然后 make menuconfig --> System Type 把 Enable the L2x0 outer cache controller 取消, 否则Qemu会起不来, 暂时还不知道为什么。
然后就可以make了。 最后会生成 arch/arm/boot/zImage 文件, 这就是我们需要的内核映像。
5. 制作根文件系统:
这部分网上有非常多的介绍,就不细说了。 大概流程是:先创建标准的Linux目录结构, 到http://www.busybox.net/上下载最新的Busybox源代码编译安装到刚才创建的目录,
拷贝ARM的库文件到相应目录,在etc/目录创建若干必须的启动脚本和配置文件。 下面说一下怎么生成一个ext3格式的文件系统映像:
dd if=/dev/zero of=a9rootfs.ext3 bs=1M count=32 //创建一个32M的空文件
mkfs.ext3 a9rootfs.ext3 //格式化为EXT3
sudo mount -t ext3 a9rootfs.ext3 a9rootdir/ -o loop //挂载到a9rootdir目录
cp path/to/your/rootfs/* a9rootdir/ -Rf //拷贝文件到该目录,相对于放到a9rootfs.ext3里面
sudo umount a9rootdir/
至此a9rootfs.ex3 就包含了我们创建的根文件系统内容, 并且是ext3格式。
6. 使用Qemu运行Linux:
qemu-system-arm -kernel zImage -serial stdio -M vexpress-a9 -append "root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0 console=tty0" -sd a9rootfs.ext3
Qemu可以模拟SD卡, 我们把a9rootfs.ext3作为一个SD设备,对应的设备文件即为 /dev/mmcblk0, 以它作为根文件系统启动。 ttyAMA0: Serial console; tty0: Framebuffer Console. 最后放一张启动后的图片:
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