Ubuntu12.04下建立交叉编译环境、使用QEMU模拟Cortex-A9、QEMU运行uboot

一. 基础环境

0. 安装virtualbox

下载最新virtualbox (4.2)，安装

1. 安装ubuntu12.04

下载ubuntu-12.04的dvd安装iso，搜索下载

2. virtualbox安装ubuntu时候，分配100G，的动态盘

3. 装好ubuntu后， 安装virtualbox增强功能，重启

4. 设置共享文件夹，自动挂载+固定分配，重启

5. sudo adduser xxx vboxsf,设置了用户加到vboxsf组，获取权限，重启

6. 修改ubuntu源,网易很给力:

deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise main restricted
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-updates main restricted
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise universe
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-updates universe
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-updates multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-backports main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-security main restricted
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-security universe
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-security multiversesudo apt-get update

二. 安装交叉工具链

sudo apt-get insatll gcc-arm-linux-gnueabi
sudo apt-get insatll g++-arm-linux-gnueabi

注意：此处arm-linux-gnueabi-gdb没有被安装，可以自己编译一个:

(1) 搜索下载 gdb-7.4.1.tar.bz2(2) 安装

sudo apt-get install libncurses5-devtermcap库在这里

(3) 解压配置

./configure --target=arm-linux-gnueabi(4) 安装

默认地址 /usr/local

sudo make install

(5) sudo ldconfig系统配置生效

(6) 可以使用了

三. 安装Qemu

sudo apt-get install qemu qemu-system qemu-utils

四. 下载u-boot

www.denx.de是uboot的官网，denx软件和硬件都有，工具链eldk也很好用，可以用eldk的工具链编译，ftp下载时候，使用http方式的，不要使用ftp方式，可能看不见东西.
http://ftp.denx.de/pub/eldk/ - 工具链地址
http://ftp.denx.de/pub/u-boot/ - uboot地址
http://ftp.denx.de/pub/u-boot/u-boot-2012.04.tar.bz2 下载这个

五. 编译uboot

编译uboot需要确定板子，板子和cpu、soc等是密切相关的，看uboot源码根目录下的boards.cfg，可以知道所有支持的板子名字，对应的架构，cpu，厂商等，

因为我们要使用Qemu来模拟这个板子，所以要找到一个Qemu和uboot同时支持的板子，同时还是cortex-a9架构核心的.

boards.cfg中有一行：

ca9x4_ct_vxp arm armv7 vexpress armltd

vexpress 是板子名，arm是架构arch，armv7是cpu，实际也是架构，armltd是厂商vendarca9x4_ct_vxp 是配置名。同时，使用qemu-system-arm -M ?命令，能看到支持的板子列表，其中包括：

vexpress-a9 ARM Versatile Express for Cortex-A9 就是说vexpress 这个板子，在uboot和qemu中，同时支持，且是cortex-a9的.

(1) export ARCH=arm

(2) export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

(3) make ca9x4_ct_vxp_config

(4) make编译成功后，源码根目录下出现 u-boot u-boot.bin等文件.

六. 运行

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -nographic -kernel u-boot 此命令没有图形只有命令行输出

或者
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -serial stdio -kernel u-boot 此命令包括图形和命令行输出
可以gdb调试：

注意

(1) gdb调试

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel u-boot -S -s和qemu-system-arm -m 256 -kernel u-boot -gdb tcp::1234 -S同一个意思-s 表示 -gdb tcp::1234

-S 表示停下来，另一个终端可用arm-linux-gnueabi-gdb，启动后用参数target remote tcp::1234连接

当然，连接之前，需要用file 制定一个有符号的目标，比如u-boot .

同时gdb的 directory命令可以制定源文件的搜索路径.

(2) kernel 文件类型

支持ld链接出来的elf文件，gdb调试端，需要用file加载相应的有调试信息符号的elf文件.

七. 编译运行linux内核

1. 获取内核
ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.8.tar.bz22. 编译

export ARCH=arm

export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

make clean distclean

make vexpress_defconfig

make -j4

3. 启动

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel linux/linux-3.8/arch/arm/boot/zImage -append "console=tty0"

八. 根文件系统

1. busybox编译

(1) 下载源码
http://www.busybox.net/downloads/busybox-1.21.0.tar.bz2(2) 编译

export ARCH=arm

export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

make -j4

make install

(3) _install目录就是所有的busybox编译的结果

2. 制作根文件系统目录

(0) 根目录

mkdir rootfs

cd rootfs

(1) 目录结构

mkdir bin etc dev lib proc tmp root home sys usr sbin var mnt

(2) 运行库-来自工具链

cp -a /usr/arm-linux-gnueabi/lib/* lib

(3) 配置文件-来自busybox

cp -a <busybox_dir>/examples/bootfloppy/etc/* etc

(4) busybox工具集

cp -a <busybox_dir>/_install/* .

(5) 设备文件

sudo cp -a /dev/console /dev/loop0 /dev/loop1 /dev/null /dev/ram0 /dev/tty /dev/tty0 /dev/tty1 /dev/zero /dev

(6) 修改mdev配置，mdev负责自动生成设备节点,mdev.conf是配置文件

vi etc/mdev.conf

controlC[0-9] 0:0 0660 =snd/
pcm.* 0:0 0660 =snd/
seq.* 0:0 0660 =snd/
mix.* 0:0 0660 =snd/
timer 0:0 0660 =snd/
其他特殊要求的设备文件，同样道理即可.

(7) 修改启动配置

vi etc/init.d/rcS

增加

mount -n -t proc none /proc

mount -n -t sysfs none /sys

mdev -s 这句很重要，生成所有的设备节点

如果用nfs的话，有了以上目录就可以了

3. 根文件系统镜像

dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=32 # 32M的镜像

mkfs.ext3 rootfs.img

mkdir tmpfs

sudo mount -o loop rootfs.img tmpfs

sudo cp -a rootfs/* tmpfs/

sudo umount tmpfs

rootfs.img中就有了文件系统镜像了，ext3格式.

4. 文件系统镜像启动qemu - 此时不需要u-boot了，直接启动内核指定参数即可

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel linux/linux-3.8/arch/arm/boot/zImage -append "root=/dev/mmcblk0 console=tty0 init=/linuxrc" -sd rootfs.img

九. qemu网络配置

0. qemu支持tap网络

1. ubuntu-12.04本身内核支持了tun设备，所以不用再编译模块了.

2. 安装nfs

(1) sudo apt-get install nfs-kernel-server

(2) sudo vi /etc/exports

/home/xxxx/work/rootfs/fs *(rw,sync,no_subtree_check,all_squash,insecure,anonuid=1000,anongid=1000)
(3) service portmap restart

(4) service nfs restart

3. 修改qemu网络启动脚本

sudo vi /etc/qemu-ifup

#!/bin/sh
/sbin/ifconfig $1 172.20.0.1
意思就是说host机器的ip是172.20.0.14. nfs启动内核

sudo qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel linux/linux-3.8/arch/arm/boot/zImage -append "root=/dev/nfs nfsroot=172.20.0.1:/home/rda/work/rootfs/fs rw ip=172.20.0.2:172.20.0.1:172.20.0.1:255.255.255.0 init=/linuxrc console=tty0" -net nic -net tap

ip=本机IP:对方IP:网关IP:掩码

nfsroot=nfs的地址 对方IP:路径 - 和/etc/exports中导出的路径一样

十. GDB和GDBServer的交叉编译和使用

1. gdbserver

gdbserver很好用，作为设备端的应用为pc端gdb提供需要的信息，编译也简单

(1) 下载源码

gdb-7.5.tar.bz2

地址： ftp://prep.ai.mit.edu/pub/gnu/
(2) 编译

cd gdb-7.5/gdb/gdbserver

./configure --host=arm-linux-gnueabi --target=arm-linux-gnueabi

make -j4

即生成了gdbserver，file查看文件类型，copy到板子上

(3) 使用

板子上：

./gdbserver localhost:1234 helloworld # helloworld是程序，执行后等待连接

PC上：

arm-linux-gnueabi-gdb helloworld

target remote 172.20.0.2:1234

以上连接上，就可以直接调试了

2. gdb

(1) 源码 - gdb依赖termcap库

termcap-1.3.1.tar.gz

地址： ftp://prep.ai.mit.edu/pub/gnu/ (2) 交叉编译termcap

cd termcap-1.3.1

./configure

后，修改Makefile如下

vi Makefile

CC = arm-linux-gnueabi-gcc

AR = arm-linux-gnueabi-ar

RANLIB = arm-linux-gnueabi-ranlib

make

(3) 交叉编译GDB

把刚编译出的libtermcap.a复制到gdb-7.5/gdb

cp -a libtermcap.a gdb-7.5/gdb

cd gdb-7.5

修改gdb/configure

case $host_os in

cygwin*)

if test -d $srcdir/libtermcap; then

........

esac

------->

ac_cv_search_rgetent="libtermcap.a"

配置

./configure --target=arm-linux-gnueabi --host=arm-linux-gnueabi

make -j4

(4) 运行GDB

GDB复制到板子上，就和调试PC程序一样了.

十一. 问题

1. 参考链接
http://www.linuxidc.com/Linux/2012-07/65478.htm http://www.cnblogs.com/huqingyu/archive/2005/04/03/131102.html QEMU网络

2. uboot出现问题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 ***
### ERROR ### Please RESET the board ###

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。

3. gdb运行出现

"Remote ‘g’ packet reply is too long"

在gdb/remote.c中
注释掉：

if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet)            error (_(“Remote ‘g’ packet reply is too long: %s”), rs->buf);

并在后面添加：

if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet) {       rsa->sizeof_g_packet = buf_len ;       for (i = 0; i < gdbarch_num_regs (gdbarch); i++)       {          if (rsa->regs[i].pnum == -1)          continue;           if (rsa->regs[i].offset >= rsa->sizeof_g_packet)          rsa->regs[i].in_g_packet = 0;          else          rsa->regs[i].in_g_packet = 1;       }    }

原因是gdbserver给的register个数过多，具体看代码即可.

4. 高版本gdb可能会遇到调试错误，段错误等，可以换用低版本gdb，如gdb-7.0,gdb-6.8

gdb-7.0a这个版本是好用的.

5. 如果出现编译错误

Werror相关的，那么配置的时候:

./configure --enable-werror=no ......

6. 注意gdbserver和gdb要用同一版本的

7. gdb和gdbserver通信过程中，共享库符号问题

因为板子上的库路径和pc库路径不同，所以pc上gdb可能出现加载不了动态库的问题，方法是：

set solib-absolute-prefix /usr/arm-linux-gnueabi/

set solib-search-path /uar/arm-linux-gnueabi/lib/