[原创]使用Qemu模拟Cortex-A9运行U-boot和Linux

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 insatll gcc-arm-linux-gnueabi
sudo apt-get insatll 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：