我是穷人，可以不买开发板了吗？---QEMU 模拟arm系统

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序言

一直很佩服古人的那种豁达的情怀，就如《冒险雷探长》一集纪录片用作结束的一句话：“人人都是大忙人，忙着长大，弄丢了纯真；忙着赚钱，忽略了思想；忙着成功，错过了风景，岁月中的营养，匆忙间吃成了果腹的快餐。那些光阴中本该难忘的故事，就这样紧赶慢赶，没能抓住我们的影子。”
正如赵秉文《青杏儿》中的词句：
“风雨替花愁。风雨罢，花也应休。劝君莫惜花前醉，今年花谢，明年花谢，白了人头。乘性两三瓯。捡溪山好处追游。但教有酒身无事，有花也好，无花也好，选甚春秋。”
多想可以有这样找一个时间，放下手上的琐事，去记录下身边的风景，路走得太快，会变的浮躁，偶尔停下脚步，看一下周边的风景，去聆听陌生人的故事，体验百态人生，何尝不是一种收获。
于2019年末兮，遇疫情汹汹来势，遂开学无望，被迫困于家中；余犹念 Linux 驱动大道，未敢忘却一二；然则，开发板置于校，无途获于手；更有甚者，家贫，无良田、珠玉，遂无从致板以练；思绪万千，蓦然回首，QEMU 之途未尝不可试之。

准备工作

（1）Linux 内核：我选用的是 Linux-4.9.8 其他版本的 Linux 内核可以在此链接获取：https://www.kernel.org/
（2）U-Boot：我选用的是 u-boot-2017.07，其他版本的见如下链接：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
（3）构建根文件系统用的busybox：我使用的是 busybox-1.27.0 ,其他版本获取方法：https://busybox.net/downloads/

QEMU开始

Linux内核

（1）进入 Linux-4.9.8根目录，修改 Makefile 的架构和交叉编译器：
（2）然后进入 arch/arm/configs/ 目录，可以看到有 vexpress_defconfig 配置，然后在Linux内核根目录下配置 .config 文件：执行:

make vexpress_defconfig

（3）执行 make menuconfig ，配置 linux 内核支持 NFS（网络文件系统），如下：
（4）配置完成后执行

make LOADADDR=0X60003000 uImage
make modules
make dtbs

分别生成 uImge 内核模块和设备树文件，然后将 uImage 文件 vexpress-v2p-ca9.dtb 文件拷贝进 tftp 的目录中 （关于tftp服务器在Ubuntu下的安装及配置可百度哦，太多了，就不介绍了）

uImage在arch/arm/boot/ 目录下
vexpress-v2p-ca9.dtb 在arch/arm/boot/dts/ 目录下

至此，关于Linux 内核的编译就完成了。

U-boot 的修改及编译

（1）首先，修改Uboot根目录下的 Makefile 和 config.mk
Makefile

config.mk

编译时候如果出现以下问题的话可以

cc1: error: bad value (‘armv5’) for ‘-march=’ switch
cc1: note: valid arguments to ‘-march=’ switch are: nocona core2 nehalem corei7 westmere sandybridge corei7-avx ivybridge core-avx-i haswell core-avx2 broadwell skylake skylake-avx512 bonnell atom silvermont slm knl x86-64 eden-x2 nano nano-1000 nano-2000 nano-3000 nano-x2 eden-x4 nano-x4 k8 k8-sse3 opteron opteron-sse3 athlon64 athlon64-sse3 athlon-fx amdfam10 barcelona bdver1 bdver2 bdver3 bdver4 znver1 btver1 btver2

可以在Uboot根目录执行来解决：

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

（2）其次，在 include/configs/vexpress_common.h 中添加如下内容，配置uboot的内核镜像，设备树下载地址以及虚拟开发板 IP地址和 tftp 服务器地址，nfs目录信息等：

具体 IP 地址可以自行根据自己配置的 tftp 服务器修改：

#define CONFIG_BOOTCOMMAND \
    "tftp 0x60003001 uImage;tftp 0x60500000 vexpress-v2p-ca9.dtb;setenv          bootargs 'root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.44.128:/home/zhangbin/miniTest/      rootfs init=/linuxrc ip=192.168.44.121 console=ttyAMA0';bootm 0x60003000 -      0x60500000;"

#define CONFIG_IPADDR 192.168.44.121
#define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0
#define CONFIG_SERVERIP 192.168.44.128

（3）然后执行 make，进行编译 uboot 生成目标文件 u-boot

同时将u-boot 拷贝到你自己随意定义的目录下

虽然，现在没有构建根文件系统，但是，现在可以对内核，设备树以及uboot进行测试

(1) qemu安装：

sudo apt-get install qemu

(2)编写 qemu 的命令如下：

echo "start run system!!!" 
echo "@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@"

qemu-system-arm \
     -M vexpress-a9 \
     -kernel /home/zhangbin/miniTest/QEMU/u-boot \
     -nographic \
     -m 512M \
     -net nic,vlan=0 -net tap,vlan=0,ifname=tap0 \

（3）然后用sudo 执行此脚本

证明uboot 和 uImage 以及设备树文件是好用的，后面就可以安心的构建根文件系统了。

构建根文件系统

busybox配置安装

（1）进入 busybox-1.27.0，修改 Makefile

ARCH ?= arm
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabi-

（2）然后执行图像化配置，make menuconfig
修改如下：编译成静态库
（3）配置完成后，执行 make 和 make install，完成后再_install 目录下有以下文件（夹）
-

制作根文件系统

创建目录以及拷贝 busybox 生成的文件
然后可以创建

cd rootfs
mkdir etc
cd etc
mkdir init.d
cd init.d
touch rcS
chmod a+X rcS

可以在 rcS 文件中，写一些shell语句，用作启动提示

启动QEMU模拟arm开发板

启动脚本：

echo "start run system!!!"
echo "@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@"

qemu-system-arm \
      -M vexpress-a9 \
      -kernel /home/zhangbin/miniTest/QEMU/u-boot \
      -nographic \
      -m 512M \
      -net nic,vlan=0 -net tap,vlan=0,ifname=tap0

界面：
在这里插入图片描述
这是最简单的一个根文件系统，其他内容后续再配置。

出现的问题

根文件系统挂载不上：VFS: Cannot open root device “nfs” or unknown-block(2,0): error -6 NFS
解决：
（1）修改 UBOOT 下的 vexpress_comman.h 文件中的 CONFIG_BOOTCOMMAND 参数：加上 V3

#define CONFIG_BOOTCOMMAND \
   "tftp 0x60003000 uImage;tftp 0x60500000 vexpress-v2p-ca9.dtb;\
    setenv bootargs 'root=/dev/nfs rw \
    nfsroot=192.168.44.128:/home/zhangbin/miniTest/rootfs,v3 init=/linuxrc \
    ip=192.168.44.121 console=ttyAMA0';\     
     bootm 0x60003000 - 0x60500000;"

（2）在 /dev/ 目录下，创建nfs目录节点，并将根文件系统（rootfs）赋予全部权限

sudo mkdir /dev/nfs
sudo chmod 777 rootfs

结束语

人一辈子如何，其实取决于几次重要的选择，人觉得累时，是因为在做自己不喜欢的事，但是喜欢的事做久了也会觉得累，那么此时就需要将喜欢的事变成一件伟大的事，做事也需要有所发展，不然做什么事最后都会不喜欢。
QEMU的探索还在继续，希望我们都可以找到属于我们的那一份可以坚持下去的梦想，LInux驱动之路很长，慢慢行走，慢慢积累，别让匆匆的生活使我们忘记初心。