利用QEMU搭建ARM编程环境

今天看了《Embedded Programming with the GNU Toolchain》一文，其中介绍了利用QEMU进行ARM编程实验的一种方法。基本思想是，在一个X86的Linux开发机中安装一种称为codesourcery-tools的GNU工具链，该工具链中包含了交叉编译器，利用该工具链在宿主机中编译出ARM的可执行文件，然后利用QEMU仿真一个PXA255（connex）目标机，并将可执行文件加载到目标机中运行。

这种方法简便易行，但由于在开发机中缺少操作系统，因此在汇编语言程序中无法引发系统调用。此外，每次交叉编译完成后还要启动QEMU加载可执行文件，这也比较麻烦。因此想搭建一个运行在ARM上完整的Linux系统，能够在其中方便地进行汇编编程。在网上发现了一篇文章《Emulate an ARM Plaform with QEMU on Ubuntu 10.10》，其中采用的方法能够满足我的需要，因此进行了相应的实验（下面的操作都采用root用户身份）。

这种方法的基本思路是在一个Linux宿主机中利用QEMU运行一个虚拟机，并在虚拟机中安装一个完整的基于ARM平台的Linux环境，然后在虚拟机中安装必要的开发工具。这样，就可以在虚拟机中直接进行编程。具体的配置过程如下：

1. 宿主机是X86，其中安装了Ubuntu 12.04。首先在宿主机中安装QEMU。
   apt-get install qemu-kvm qemu-kvm-extras
2. Debian提供了ARM平台的内核镜像文件和initrd文件，利用这两个文件启动QEMU后可以开始一个安装过程，在QEMU的虚拟硬盘中安装一个基于ARM平台的基本操作环境。
   mkdir arm-emul; cd arm-emul
   wget ftp://ftp.debian.org/debian/dists/squeeze/main/installer-armel/current/images/versatile/netboot/vmlinuz-2.6.32-5-versatile
   wget ftp://ftp.debian.org/debian/dists/squeeze/main/installer-armel/current/images/versatile/netboot/initrd.gz
3. 创建虚拟硬盘。
   qemu-img create -f raw hda.img 2G
4. 启动QEMU创建一个versatilepb虚拟机，并开始安装过程。该安装过程需要从Debian服务器下载安装文件，因此在启动QEMU之前应保证宿主机已经连接Internet。
   qemu-system-arm -m 256 -M versatilepb -kernel vmlinuz-2.6.32-5-versatile -initrd initrd.gz -hda hda.img -append "root=/dev/ram"
   整个安装过程与通常Debian或Ubuntu的安装过程类似，只是在最后阶段选择软件包的时候可以将SSH服务器选上，这样今后可以通过SSH远程登录虚拟机。由于虚拟机是文本界面，其窗口较小，在宿主机中远程登录虚拟机后就可以在较大的终端窗口中进行编程。
   qemu-system-arm -m 256 -M versatilepb -kernel vmlinuz-2.6.32-5-versatile -initrd initrd.gz -hda hda.img -append "root=/dev/ram"
5. 安装完成后，需要将虚拟机硬盘中的initrd文件拷贝到宿主机中。为此，应将虚拟机关闭，然后将虚拟硬盘中用于存储根文件系统的分区挂载到指定的目录，最后将文件复制出来。在挂载之前应先计算出硬盘分区的偏移量。具体的计算方法见《如何挂载一个镜像文件》一文。
   mount -o loop,offset=1048576 hda.img /mnt
   cp /mnt/boot/initrd.img-2.6.32-5-versatile .
   umount /mnt
6. 编写一个启动脚本，用于在宿主机中启用TAP，然后启动虚拟机。虚拟机与宿主机在同一个网段中，并假设该网段中有DHCP服务器。如不存在DHCP服务，则需要相应地修改脚本。
   #! /bin/sh
   
   ifconfig eth0 down                 
   brctl addbr br0                    
   brctl addif br0 eth0              
   ifconfig br0 0.0.0.0 promisc up    
   ifconfig eth0 0.0.0.0 promisc up   
   dhclient br0                       
   tunctl -t tap0 -u root             
   brctl addif br0 tap0               
   ifconfig tap0 0.0.0.0 promisc up  
   
   qemu-system-arm -m 256 -M versatilepb -kernel vmlinuz-2.6.32-5-versatile -initrd initrd.img-2.6.32-5-versatile -hda hda.img -append "root=/dev/sda1" -net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no
7. 重新启动虚拟机后，安装编程所需要的工具。
   apt-get install build-essential   # 工具链
   apt-get install jed               # 编辑器
8. 在宿主机中开一个终端窗口，执行ssh命令远程登录虚拟机。现在就可以开始ARM的编程了。
   
   
   

参考文献：




如何挂载一个镜像文件