用qemu模拟器搭建arm运行环境

qemu 是一个在 linux 上广泛使用的可以模拟 ARM 的模拟器。在进行嵌入式系统的开发时，运行程序的目标平台通常具有有限的存储空间和运算能力，比如常见的 ARM 平台，其一般的静态存储空间大概是 16 到 32MB，而 CPU 的主频大概在 100MHz 到500MHz 之间。这种情况下，在 ARM 平台上进行本机编译就不太可能了，这是因为一般的编译工具链（compilation tool chain）需要很大的存储空间，并需要很强的 CPU 运算能力。为了解决这个问题，交叉编译工具就应运而生了。通过交叉编译工具，我们就可以在 CPU 能力很强、存储空间足够的主机平台上（比如 PC 上）编译出针对其他平台的可执行程序。下面我们分别在ubuntu和windows上搭建arm运行环境。

ubuntu下搭建

host：ubuntu16.04

安装arm的交叉编译工具

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

dpkg -l gcc-arm-linux-gnueabi

ii  gcc-arm-linux-gn 4:5.3.1-1ubun amd64         GNU C compiler for the armel architec

编译Linux内核

下载linux内核

mkdir linux_kernel
cd linux_kernel
wget https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.13.tar.xz
xz -d linux-4.13.tar.xz
tar xvf linux-4.13.tar

编译linux内核

# 生成vexpress开发板子的config文件：
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm vexpress_defconfig
# 编译：
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm
# 生成的内核镜像位于arch/arm/boot/zImage，后续qemu启动时需要使用该镜像。

安装qemu模拟器

安装相关依赖：

sudo apt install zlib1g-dev
sudo apt install libglib2.0-0
sudo apt install libglib2.0-dev

安装qemu

sudo apt install qemu

测试qemu和内核是否运行成功

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel /path_to_kernel_dir/arch/arm/boot/zImage -dtb  /path_to_kernel_dir/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "console=ttyAMA0"

end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

制作根文件系统

下载busybox

wget http://www.busybox.net/downloads/busybox-1.20.2.tar.bz2

编译安装busybox

tar xjvf busybox-1.27.2.tar.bz2
cd busybox-1.27.2
make defconfig
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make install CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

形成根目录结构

mkdir -p rootfs/{dev,etc/init.d,lib}

cp busybox-1.20.2/_install/* -r rootfs/

sudo cp -P /usr/arm-linux-gnueabi/lib/* rootfs/lib/

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

制作根文件系统镜像

qemu-img create -f raw disk.img 512M

mkfs -t ext4 ./disk.img

mkdir tmpfs
sudo mount -o loop ./disk.img tmpfs/ 
sudo cp -r rootfs/* tmpfs/
sudo umount tmpfs

测试

启动qemu模拟系统进行测试

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel /path_to_kernel_dir/arch/arm/boot/zImage -dtb  /path_to_kernel_dir/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "root=/dev/mmcblk0  console=ttyAMA0" -sd a9rootfs.ext3

# 可以把
-append "root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0" 
# 改为
-append "root=/dev/mmcblk0 rw console=ttyAMA0" 

运行hello world

#include 
int main()
{
printf("hello world!");
return 0;
}

arm-linux-gnueabi-gcc-5 hello.c -o hello

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

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel /path_to_kernel_dir/arch/arm/boot/zImage -dtb  /path_to_kernel_dir/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "root=/dev/mmcblk0  console=ttyAMA0" -sd a9rootfs.ext3

windows下搭建

Windows 10 qemu安装ARM64 debain linux

安装qemu

下载debian mirrors

安装控制台ComEmu作为控制台

创建硬盘映像

qemu-img.exe create arm64.img 10G

安装虚拟机

qemu-system-aarch64.exe -machine virt-2.9 -cpu cortex-a57 -kernel linux -initrd initrd.gz -cdrom mini.iso -hda arm64.img -m 1024 -append "root=/dev/ram console=ttyAMA0" -nographic

Reference： 从零使用qemu模拟器搭建arm运行环境 Ubuntu下用QEMU搭建ARM Linux运行环境 Ubuntu下用QEMU搭建ARM Linux运行环境