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={{redtext|Part A. QEMU使用手册}}= ==QEMU简介== : QEMU的英文单词是:QuickEmulator,它是一个小巧的模拟器。还有很多模拟器,比如VMWare、Virtual Box等。 : 但是VMWare、VirtualBox只能模拟x86、AMD64/Intel64等PC系统;而QEMU可以模拟更多硬件:ARM、MIPS、PPC、x86、AMD64/Intel64。 : QEMU用途广泛,比如Xen、Android模拟器等都是基于QEMU的。 : 在嵌入式领域,很多人使用QEMU来深研Linux,比如研究文件系统、优化等等。 : QEMU有两种模式: ===用户模式(User Mode)=== : 简单地说,一个使用arm-xxx-gcc编译出来的程序,是给ARM板子使用的,它无法在PC机上运行,只能放到ARM板子上去运行。 : 借助qemu,可以在PC机上运行ARM程序。比如: <syntaxhighlight lang="bash"> $ gcc -o hello hello.c -static $ ./hello // 这个hello程序是使用gcc给PC机编译的,可以直接运行 Hello, world! $ arm-linux-gnueabihf-gcc -o hello hello.c -static // 它是给ARM板子编译的 $ ./hello // 所以无法在PC上运行 bash: ./hello: cannot execute binary file: Exec format error $ ./qemu-arm ./hello // 我们可以用QEMU在PC上运行它 Hello, world! </syntaxhighlight> : 在PC上使用qemu运行单个ARM程序时,这就是使用QEMU的用户模式。 : 它会把ARM指令翻译为PC的指令去运行。 : '''{{redtext|注意}}''',你可能无法做上述实验,因为: :: a) 你没有安装ARM交叉编译工具链 :: b) 你没有安装QEMU : 你根据下章《QEMU快速使用》安装QEMU后,就可以进行上述实验了。 ===系统模式(System Mode)=== : 很多时候我们并不满足于在PC上运行单个ARM程序,我们想模拟出整个ARM单板:在这个模拟出来的虚拟ARM单板上,运行Linux系统,在其中运行各种APP。 : 这时候需要使用QEMU的系统模式。 : 我们就是使用QEMU的系统模式来模拟IMX6ULL开发板,具体的使用请看下章。 ===我们做的改进=== : QEMU可以模拟x86,也可以模拟各种ARM板子,还可以模拟各种外设。 : 百问网对QEMU做了很多改进,支持更多硬件,支持更多GUI现实,支持更方便的调试。 '''100ask-qemu特点''' : 1.模拟网卡 : 2.模拟LCD显示功能 : 3.模拟led灯、按键 : 4.模拟at24cxx i2c存储芯片,直接可以通过用户态操作看到效果 : 5.增加逻辑分析仪显示功能 : 6.后续会逐渐增加更多的模拟硬件模块 :: 6.1 温湿度传感器 :: 6.2 红外 :: 6.3 超声波模块 :: 6.4 ADC,DAC模块 :: 6.5 I2C接口的传感器 :: 6.6 SPI接口的OLED :: 6.7 你想加啥,跟我们说 ==QEMU快速使用== : 使用apt-get当然也可以安装QEMU,但是它版本太低,也不支持IMX6ULL。 : 新版本QEMU已经支持IMX6ULL,我们在此基础上添加了更多功能,也修改了一些BUG。 : 所以,请参考本文安装我们定制的QEMU。 ===准备工作=== ====Windows电脑和VMWare虚拟机==== : {{redtext|必须}}的: :: ①一台可以上网的windows电脑 :: ②一个VMWare虚拟机,里面运行Ubuntu,也要能上网 : VMWare虚拟机软件和Ubuntu映象可以从网盘中下载,打开以下链接: : [[Download_link_page| 百度网盘下载地址]] : 找到“韦东山升级版全系列视频开发板BSP包”,打开对应的网盘链接后,可以看到一个目录“100ask_imx6ull-qemu”,进入“01_Tools”子目录 : [[File:100ask_imx6ull_qemu_081.png|600px]] ====确保Ubuntu可以上网,可以跟Windows联通==== : {{redtext|注意}}:很多人碰到VMWare中Ubuntu联网问题问题,可以参考此链接: :: [[VMwareAndUbuntuNetworkSetupGuide | VMWare和Ubuntu网络设置]] ====安装KVM==== : {{redtext|可选}}的(注意,如果想要有更快的效果,在ubuntu下可以安装KVM): : 安装kvm加速qemu运行,在终端下执行如下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> $ sudo apt-get update $ sudo apt-get install qemu qemu-kvm libvirt-bin bridge-utils virt-manager </syntaxhighlight> ===获取镜像=== ====下载和解压==== : 我们只提供ubuntu 16.04和ubuntu 18.04系统的QEMU镜象文件。 {{Redtext|点击如下链接下载<br>}} [[download_ubuntu-18.04_imx6ul_qemu | ubuntu-18.04开发环境下qemu imx6ul系统镜像下载页面]]<br> [[download_ubuntu-16.04_imx6ul_qemu | ubuntu-16.04开发环境下qemu imx6ul系统镜像下载页面]]<br> : 下载完成后上传到Ubuntu虚拟机中,执行如下命令进行解压缩操作。 :: ① ubuntu-16.04解压操作步骤: <syntaxhighlight lang="bash"> $tar -xvf weidongshan-ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system-release.tgz </syntaxhighlight> :: 然后进入ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system目录执行后文介绍的命令。 : ②ubuntu-18.04解压操作步骤 <syntaxhighlight lang="bash"> $tar -xvf weidongshan-ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system-release.tgz </syntaxhighlight> :: 然后进入ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system目录执行后文介绍的命令。 ====镜像目录结构==== : 目录结构及说明如下,在后续的开发过程中,我们有可能更换红框中的文件: [[File:100ask_imx6ull_qemu_082.png|800px]] ===运行QEMU系统=== : 假设你已经按照上文下载、解压好了QEMU镜像文件,你需要进入QEMU的目录,执行下列命令。 ====首次运行需要安装SDL环境==== : 使用脚本自动解压安装: <syntaxhighlight lang="bash"> $./install_sdl.sh // 提示输入用户密码,等待安装完成 </syntaxhighlight> ====运行带GUI的imx6ul模拟器==== : ①模拟百问网imx6ull-qemu开发板 <syntaxhighlight lang="bash"> $./qemu-imx6ull-gui.sh // 启动后,登录名是root,无需密码 </syntaxhighlight> : ②模拟野火imx6ull-pro开发板 <syntaxhighlight lang="bash"> $./qemu-imx6ull-gui.sh fire // 启动后,登录名是root,无需密码 </syntaxhighlight> : ③模拟正点原子imx6ull-alpha开发板 <syntaxhighlight lang="bash"> $./qemu-imx6ull-gui.sh atk // 启动后,登录名是root,无需密码 </syntaxhighlight> ====运行不带GUI的imx6ul模拟器==== <syntaxhighlight lang="bash"> $./qemu-imx6ull-nogui.sh // 启动后,登录名是root,无需密码 </syntaxhighlight> ====参数讲解==== : 可以打开脚本文件qemu-imx6ull-gui.sh,它就是运行qemu-system-arm程序。其中用到了很多参数: <syntaxhighlight lang="bash"> -M mcimx6ul-evk 指定需要模拟的单板型号。 -m 512M 指定板子的内存大小。 -kernel zImage 指定使用的内核镜像文件。 -dtb 100ask_imx6ull_qemu.dtb 指定使用的设备树文件。 -display sdl 指定使用那种图形显示输出。 -serial mon:stdio 指定串口信息输出。 -drive file=rootfs.img,format=raw,id=mysdcard名为mysdcard的drive,源为rootfs.img -device sd-card,drive=mysdcard 添加一个sd-card设备,内容来自名为mysdcard的drive -append “console=ttymxc0,115200 rootfstype=ext4 root=/dev/mmcblk1 rw rootwaitinit=/sbin/init loglevel=8” 指定内核的命令行参数 -nic user 指定网卡为user mode </syntaxhighlight> : 有了内核zImage、设备树、文件系统(rootfs.img),这就是一个完整的Linux系统。 : {{redtext|注意}}:QEMU中没有实现bootloader,以后我们会完全模拟SD卡,在SD卡上面放置u-boot、内核、设备树、文件系统。 ===QEMU操作示例=== : 先执行以下命令启动QEMU,它模拟百问网imx6ull-qemu开发板: <syntaxhighlight lang="bash"> $./qemu-imx6ull-gui.sh // 启动后,登录名是root,无需密码 </syntaxhighlight> : 它会弹出一个开发板的界面,并且运行该开发板的Linux系统,你可以在终端中操作该开发板: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_001.png|800px]] : {{redtext|注意}}:当你的鼠标点击QEMU的GUI界面时,鼠标将无法移出这个GUI界面。这时可以通过快捷键“Ctrl+Alt+g”把鼠标从GUI界面中退出来。 ====操作设备管理器==== : 我们的计划是模拟更多的外设,为形象地操作这些外设,每个外设都会有一个GUI界面。可能会有多达几十、上百个外设,如果一下子显示那么多GUI界面,会很乱。 : 所以我们实现了一个“设备管理”,如下所示。可以点击它上面的某个按钮,显示或隐藏某个外设的GUI界面。 :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_002.png|800px]] ====操作LCD==== : 我们模拟的IMX6ULL板子,它的Linux系统中已经带有LCD的测试命令,可以执行以下命令测试: <syntaxhighlight lang="bash"> [root\@qemu_imx6ul:\~]\# fb-test </syntaxhighlight> : 或 <syntaxhighlight lang="bash"> [root\@qemu_imx6ul:\~]\# myfb-test /dev/fb0 </syntaxhighlight> : 效果如下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_003.png|1200px]] ====操作LED==== : 我们模拟的IMX6ULL板子,它的Linux系统中已经带有LED驱动和测试命令,可以执行以下命令测试: <syntaxhighlight lang="bash"> [root\@qemu_imx6ul:\~]\# cd led_driver_qemu/ [root\@qemu_imx6ul:\~/led_driver_qemu]\# insmod 100ask_led.ko [root\@qemu_imx6ul:\~/led_driver_qemu]\# ./ledtest /dev/100ask_led0 off [root\@qemu_imx6ul:\~/led_driver_qemu]\# ./ledtest /dev/100ask_led0 on </syntaxhighlight> : 效果如下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_004.png|400px]] ====使用按键来控制LED==== : 我们模拟的IMX6ULL板子,它的Linux系统中已经带有LED驱动、按键驱动和测试命令。 : 首先在“QEMU 设备管理器”中打开按键的界面,然后执行以下命令测试: <syntaxhighlight lang="bash"> [root\@qemu_imx6ul:\~]\# cd led_driver_qemu/ [root\@qemu_imx6ul:\~/led_driver_qemu]\# insmod 100ask_led.ko [root\@qemu_imx6ul:\~/led_driver_qemu]\# cd ../button_driver_qemu/ [root\@qemu_imx6ul:\~/button_driver_qemu]\# insmod button_drv.ko [root\@qemu_imx6ul:\~/button_driver_qemu]\# insmod board_100ask_qemu_imx6ull.ko [root\@qemu_imx6ul:\~/button_driver_qemu]\# ./button_led_test </syntaxhighlight> : 效果如下图(只实现了左边的2个按键,右边的2个按键留待以后实现其他目的): :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_005.png|400px]] ====读写I2C EEPROM AT24C02==== : 我们模拟的IMX6ULL板子,它已经实现了对I2C设备AT24C02的模拟。 : 首先在“QEMU 设备管理器”中打开at24c02的界面,然后执行以下命令测试: <syntaxhighlight lang="bash"> // 0x50是AT24C02的I2C设备地址 [root\@qemu_imx6ul:\~]\# i2c_usr_test /dev/i2c-0 0x50 r 0 // 读地址0 data: , 0, 0x00 [root\@qemu_imx6ul:\~]\# i2c_usr_test /dev/i2c-0 0x50 w 1 0x58 // 写地址1,写入0x58 </syntaxhighlight> : 效果如下图: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_006.png|800px]] ==使用QEMU进行嵌入式Linux开发== : 完整的嵌入式Linux系统包含:bootloader、Linux内核、设备树、根文件系统。 : QEMU可以略过bootloader而直接启动内核,这给开发带来了便利。 : 但是以后我们会修改QEMU,让它支持从SD卡上启动bootloader,让bootloader来启动内核。 : 在本章中,我们介绍如何编译并替换内核、编译并替换设备树,修改根文件系统。 ===获取源码=== : 我们的源码都是存放在GIT中,所以需要确保你的Ubuntu可以上网。如果不能上网,请参考以下链接: :: [http://wiki.100ask.org/VMwareAndUbuntuNetworkSetupGuide http://wiki.100ask.org/VMwareAndUbuntuNetworkSetupGuide] ====设置git邮箱账号和用户名==== : 在Ubuntu中执行如下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> book\@100ask:\~\$ git config --global user.email "you\@example.com" book\@100ask:\~\$ git config --global user.name "Your Name" </syntaxhighlight> : 初次使用GIT时,需要配置邮箱帐号和用户名,可以随意指定。 ====下载源码==== : 考虑到代码仓库过多,特使用repo工具管理代码。 : 先用git clone下载repo工具,再用repo工具下载源码: <syntaxhighlight lang="bash"> book\@100ask:\~\$ git clone https://git.dev.tencent.com/codebug8/repo.git book\@100ask:\~\$ mkdir -p 100ask_imx6ull-qemu && cd 100ask_imx6ull-qemu book\@100ask:\~/100ask_imx6ull-qemu\$ ../repo/repo init -u https://dev.tencent.com/u/weidongshan/p/manifests/git -b linux-sdk -m imx6ull/100ask-imx6ull_qemu_release_v1.0.xml --no-repo-verify book\@100ask:\~/100ask_imx6ull-qemu\$ ../repo/repo sync -j4 </syntaxhighlight> : 上面使用的repo管理的是国内coding仓库,从国内仓库下载会快很多。 : 如果一切正常,你在/home/book目录下创建了一个100ask_imx6ull-qemu目录,里有如下内容: : [[File:100ask_imx6ull_qemu_007.png|400px]] ===百问网imx6ull-qemu开发板资料下载=== : 百问网imx6ull-qemu开发板,并不是真实的开发板,我们可以在它上面添加任意硬件,当然也会提供原理图。 : 这款虚拟开发板的资料可以从网盘中下载,打开以下链接: :: [http://wiki.100ask.org/Download_link_page http://wiki.100ask.org/Download_link_page] :: 找到:找到“韦东山升级版全系列视频开发板BSP包”,打开对应的网盘链接后,可以看到一个目录“100ask_imx6ull-qemu”。 ===设置工具链=== : 交叉编译工具链主要是用于在ubuntu主机上编译可以在其它平台上运行的系统,比如在PC上为ARM板子编译程序。 : 设置交叉编译工具主要是设置PATH,ARCH和CROSS_COMPILE三个环境变量,下面介绍具体设置方法。 ====永久生效==== : 如需永久修改,请修改用户配置文件。在Ubuntu系统下,修改如下: <syntaxhighlight lang="bash"> book\@100ask:\~\$ vi ~/.bashrc </syntaxhighlight> : 在行尾添加或修改: <syntaxhighlight lang="bash"> export ARCH=arm export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- export PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-qemu/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin </syntaxhighlight> ====临时生效==== : 如果你有很多单板,为了不冲突,你不能使用“永久生效”的办法。比如你有32位的ARM板,也有64位的ARM板,在使用前者时需要设置ARCH=arm,在使用后者时需要设置ARCH=arm64。 : 这种情况下,可以使用“export”命令设置环境变量,这种设置方法只对当前终端有效: <syntaxhighlight lang="bash"> book\@100ask:\~\$ export PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-qemu/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin book\@100ask:\~\$ export ARCH=arm book\@100ask:\~\$ export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- </syntaxhighlight> ====手动指定==== : 执行make命令时,可以手工指定ARCH架构、CROSS_COMPILE等变量: <syntaxhighlight lang="bash"> book\@100ask:\~\$ export PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-qemu/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin book\@100ask:\~\$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- </syntaxhighlight> : ''不过这种方法效率太低,不建议使用。'' ===编译内核及设备树=== : 前面我们下载了源码,设置好工具链后,即可编译: <syntaxhighlight lang="bash"> book\@100ask:\~/100ask_imx6ull-qemu\$ cd linux-4.9.88 book\@100ask:\~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88\$ make mrproper book\@100ask:\~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88\$ make 100ask_imx6ull_qemu_defconfig book\@100ask:\~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88\$ make zImage -jN //编译zImage内核镜像,其中N参数可以根据CPU个数,来加速编译系统。 book\@100ask:\~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88\$ make dtbs //编译设备树文件 </syntaxhighlight> : 编译成功后,可以得到如下文件: <syntaxhighlight lang="bash"> arch/arm/boot/zImage // 内核 arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull_qemu.dtb // 设备树 </syntaxhighlight> : 如果你修改过内核,或是修改过设备树文件,那么可以用上面2个文件去替换QEMU中的zImage和100ask_imx6ull_qemu.dtb。 : QEMU中的zImage和100ask_imx6ull_qemu.dtb在哪?你安装我们提供的QEMU时,可以得到这样的脚本:qemu-imx6ull-gui.sh。打开它就可以知道这2个文件在哪里了。 : 一般位于imx6ull-system-image目录下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_008.png|800px]] ===修改文件系统=== : 安装好我们提供的QEMU后,你可以得到一个imx6ull-system-image目录,里面有名为rootfs.img的文件,它就是根文件系统: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_008.png|800px]] : 你可以在Ubuntu下直接修改rootfs.img,不过要先挂载,执行以下命令: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_009.png|800px]] : 主要命令就是: <syntaxhighlight lang="bash"> sudo mount -o loop rootfs.img /mnt </syntaxhighlight> : 你就可以在/mnt目录下对其中的文件进行操作了,也可以把Ubuntu中的文件复制进去。 : {{redtext|注意}}:修改完毕后,要执行以下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> sudo umount /mnt </syntaxhighlight> ===启动模拟器后使用NFS=== : 安装好我们提供的QEMU后,可以执行如下命令启动开发板: <syntaxhighlight lang="bash"> $./qemu-imx6ull-gui.sh // 启动后,登录名是root,无需密码 </syntaxhighlight> : 等待进入系统后,就可以使用网络命令挂载Ubuntu的NFS目录了。 ====在Ubuntu上安装、配置NFS服务==== : 如果你使用的是我们提供的Ubuntu,那么已经安装好了NFS服务。 : 如果你的Ubuntu未安装NFS服务,那么在确保Ubuntu可以上网的前提下,执行以下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> sudo apt-get install nfs-kernel-server </syntaxhighlight> : 然后,还得修改/etc/exports,添加类似以下的内容,下面的例子里允许开发板通过NFS访问Ubuntu的/home/book、/work两个目录: <syntaxhighlight lang="bash"> /home/book *(rw,nohide,insecure,no_subtree_check,async,no_root_squash) /work *(rw,nohide,insecure,no_subtree_check,async,no_root_squash) </syntaxhighlight> : 最后,重启NFS服务,在Ubuntu上执行以下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart </syntaxhighlight> : 可以在Ubuntu上通过NFS挂载自己,验证一下NFS可用: <syntaxhighlight lang="bash"> sudo mount -t nfs -o nolock,vers=3 127.0.0.1:/home/book /mnt ls /mnt </syntaxhighlight> ====开发板获取IP地址==== : QEMU运行时,Ubuntu是Host即宿主机,QEMU给它分配的IP是10.0.2.2。 : QEMU模拟的imx6ull板子是Guest即客户机,它会自动获取IP,也可以自己设置。 : Guest可以通过10.0.2.2访问Host,Host不能访问Guest。 : Guest中可以使用ifconfig命令查看IP,如果没有IP,可以如下设置: <syntaxhighlight lang="bash"> [root\@qemu_imx6ul:\~]\# ifconfig eth0 10.0.2.15 </syntaxhighlight> ====挂载主机nfs目录==== : QEMU模拟的imx6ull开发板,可以去访问10.0.2.2,比如使用NFS挂载: <syntaxhighlight lang="bash"> [root\@qemu_imx6ul:\~]\# mount -t nfs -o nolock,vers=3 10.0.2.2:/home/book/nfs_rootfs /mnt </syntaxhighlight> : 如果一切正常,在开发板上就可以通过/mnt目录访问Ubuntu的/home/book/nfs_rootfs目录了。 ==更新QEMU == : 我们使用QEMU来模拟IMX6ULL开发板,目的是学习嵌入式Linux系统。随着我们课程的陆续发布,我们也会给QEMU添加更多的功能。比如后面要讲到触摸屏时,就会修改QEMU让它支持触摸屏。 : 所以你需要不断地更新QEMU,有3个方法。 ===下载最新的release包=== : 从下面2个地址就可以下载到最新的release包,解压开后即可使用: :: ①ubuntu-18.04开发环境下qemu imx6ul系统镜像下载地址: ::: [http://wiki.100ask.org/Download_ubuntu-18.04_imx6ul_qemu http://wiki.100ask.org/Download_ubuntu-18.04_imx6ul_qemu] :: ②ubuntu-16.04开发环境下qemu imx6ul系统镜像下载地址: ::: [http://wiki.100ask.org/Download_ubuntu-16.04_imx6ul_qemu http://wiki.100ask.org/Download_ubuntu-16.04_imx6ul_qemu] : {{redtext|注意}}:如果你之前对内核、设备树或是文件系统进行过修改,想继续使用这些修改过的文件的话,需要用它们来覆盖release包中解压出来的对应文件。 ===下载最新的qemu-system-arm可执行程序及配置文件=== : 如果你不想下载整个release包,可以只替换其中的某些文件。 : 可以打开下面的某个网址(根据你的ubuntu版本号选择): :: [https://dev.tencent.com/u/weidongshan/p/ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system/git https://dev.tencent.com/u/weidongshan/p/ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system/git] :: [https://dev.tencent.com/u/weidongshan/p/ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system/git https://dev.tencent.com/u/weidongshan/p/ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system/git] : 以ubuntu 18.04为例,进入下图所示的bin、etc目录: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_010.png|1200px]] : 对于bin目录,只需要下载其中的qemu-sysmte-arm;对于etc目录,里面所有的bmp文件都要下载。 : 你之前在Ubuntu中曾经安装过我们提供的QEMU,你用下载的文件覆盖QEMU中的对应文件即可。 ===下载最新的qemu源码并编译=== : 请参考后续章节,这属于对QEMU的开发了。对于嵌入式Linux初学者,没必要研究QEMU,使用我们提供的可执行程序即可。 ={{redtext|Part B. QEMU开发手册}}= : 重要的事情说三遍: :: {{redtext|对于嵌入式Linux初学者,对于QEMU无感者,对于急于找工作的人,}} :: {{redtext|不需要深入研究QEMU,不需要看本开发手册,看前面的使用手册就可以了,会用就行。}} :: {{redtext|不需要深入研究QEMU,不需要看本开发手册,看前面的使用手册就可以了,会用就行。}} :: {{redtext|不需要深入研究QEMU,不需要看本开发手册,看前面的使用手册就可以了,会用就行。}} : 我们使用QEMU来模拟IMX6ULL开发板,就像去制作一个开发板一样。作为初学者,你并不需要去设计开发板,会用开发板就可以了。 : 如果你想深入研究QEMU,想承接我们发布的QEMU外包项目,那么请阅读本手册。 QEMU框架简单,功能却很强大。 : 理解了它的框架之后,添加新的外设并不困难。当然这需要你对外设的原理有清楚的认识。 : 我们开发QEMU,要做的事情主要有3部分: : '''{redtext|1. 添加外设**}} :: 比如添加一个LED,那么在QEMU中得有对应的源码,这些源码要监测LED对应的寄存器的值:当APP写寄存器时,这些源码要把那些值记录下来。 : {{redtext|2. 添加外设的GUI}} :: QEMU的界面很简陋,它默认只实现了LCD的GUI显示。你想点亮LED,在QEMU上是看不出效果的。 :: 所以我们需要给外设添加GUI界面。 :: 比如上面举的LED例子,APP写寄存器时,除了把寄存器的值记录下来之后,我们还要在GUI界面显示一个LED,并且把它点亮或熄灭。 : {{redtext|3. 在虚拟开发板上开发测试程序}} :: 这个测试程序可以是裸机,也可以是Linux驱动+应用程序。 :: 我们在QEMU模拟出来的板子上运行这些测试程序时,跟真实板子应该没有差别。 : 上述列的第1、2部分,需要对QEMU有所了解,请看本文的“开发手册”。 : 上述列的第3部分,跟QEMU无关,跟在真实板子上写的程序是一样的。 ==QEMU下载与编译== ===源码下载=== : 官方的QEMU对IMX6ULL的支持还太弱,没有更形象化的GUI,也没有更多的外设。我们对它进行了大量的改进。 : 修改后的源码位于这2个GIT中: :: [https://github.com/100askTeam/qemu.git https://github.com/100askTeam/qemu.git] :: [https://gitee.com/weidongshan/qemu.git https://gitee.com/weidongshan/qemu.git] : 在Ubuntu下,执行如下命令即可下载: <syntaxhighlight lang="bash"> $ git clone https://gitee.com/weidongshan/qemu.git </syntaxhighlight> : 或 <syntaxhighlight lang="bash"> $ git clone https://github.com/100askTeam/qemu.git </syntaxhighlight> : 我们会不断更新QEMU,你下载过QEMU之后,可以进入qemu目录执行下述命令更新代码: <syntaxhighlight lang="bash"> $ git pull origin </syntaxhighlight> ===配置、编译、安装=== : 进入qemu目录,执行如下配置命令: <syntaxhighlight lang="bash"> ./configure --prefix=$PWD/ --target-list="arm-softmmu arm-linux-user" --enable-debug --enable-sdl --enable-kvm --enable-tools --disable-curl </syntaxhighlight> : 编译、安装命令如下: <syntaxhighlight lang="bash"> $ make $ make install </syntaxhighlight> : 如果一切正常,会在qemu源码目录下生成bin子目录,里面存放有各种可执行程序。 : 配置、编译过程中有可能出错,一般就是缺少库文件。 : 如果你的ubuntu能上网,那么使用apt-get命令即可安装这些库。 : 错误示例,提示信息如下: <syntaxhighlight lang="bash"> ERROR: pixman >= 0.21.8 not present. Please install the pixman devel package. </syntaxhighlight> : 解决方法: :: ①确定库的名称: ::: 执行如下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> $ apt-cache search pixman libpixman-1-0 - pixel-manipulation library for X and cairo libpixman-1-dev - pixel-manipulation library for X and cairo (development files) </syntaxhighlight> ::: 根据输出信息,需要安装开发包(dev表示开发包): libpixman-1-dev。 :: ② 安装开发包: <syntaxhighlight lang="bash"> $ sudo apt-get install libpixman-1-dev </syntaxhighlight> ::: 可能你的ubuntu中已经安装了某些开发包,下面列出一些必须的包: <syntaxhighlight lang="bash"> $ sudo apt-get install pkg-config $ sudo apt-get install libsdl2-dev $ sudo apt-get install libpixman-1-dev </syntaxhighlight> ::: 每次出错后,根据提示信息安装开发包,然后重新配置、编译、安装。 ::: 如果一切正常,在当前目录下会生成bin子目录, 里面有生成的QEMU程序: <syntaxhighlight lang="bash"> qemu-system-arm </syntaxhighlight> ===使用新的qemu-system-arm=== : 将上面编译出来的bin/qemu-system-arm 可执行文件复制到如下目录: <syntaxhighlight lang="bash"> ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system/qemu/bin </syntaxhighlight> : 或 <syntaxhighlight lang="bash"> ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system/qemu/bin </syntaxhighlight> : 我们也可能添加了更多的GUI显示,这些GUI所用图片位于源码目录的etc子目录下,这些图片也需要复制到如下目录去: <syntaxhighlight lang="bash"> ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system/qemu/etc </syntaxhighlight> : 或 <syntaxhighlight lang="bash"> ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system/qemu/etc </syntaxhighlight> : 然后就可以执行 qemu-imx6ull-gui.sh 或 <syntaxhighlight lang="bash"> qemu-imx6ull-nogui.sh来使用您编译出来的QEMU了。 </syntaxhighlight> ===QEMU源码目录=== : 我们只罗列出涉及的少许文件,一般来说一个.c文件会有一个.h文件,它们的目录类似。 : 比如hw/gpio/imx_gpio.c对应的头文件为include/hw/gpio/imx_gpio.h :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_012.png|400px]] ==QEMU的设备创建过程== ===重要结构体TypeInfo=== : 一个板子上有很多硬件:IMX6ULL、LED、按键、LCD、触摸屏、网卡等等。 : IMX6ULL这类芯片被称为SoC(System onChip),它里面也有很多部件,比如CPU、GPIO、SD控制器、中断控制器等等。 : 这些硬件,或是部件,各有不同。怎么描述它们? : 每一个都使用一个TypeInfo结构体来描述。 : 比如对于CPU,有这样的结构体(hw/cpu/a15mpcore.c): :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_013.png|400px]] : 对于LCD,有这样的结构体(hw/display/100ask_qemu_fb.c): :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_014.png|400px]] : 对于GPIO,也有这样的结构体(hw/gpio/imx_gpio.c): :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_015.png|400px]] : 由此可见,在QEMU中,每一个硬件都由一个TypeInfo来描述。这些结构体都会被注册进程序里,在一个链表中保存着,备用。**注意**,是备用,它们并不一定会用到。 : 怎么注册这些TypeInfo结构体呢?不需要我们去调用注册函数,以GPIO为例,在hw/gpio/imx_gpio.c中有如下代码: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_016.png|400px]] : 关键点在于type_init,这个宏在include/qemu/module.h中定义: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_017.png|600px]] : 对于属性为“constructor”函数,它在main函数之前被调用。 : 对于上述的type_init(imx_gpio_register_types),它的宏展开如下: <syntaxhighlight lang="C"> static void __attribute__((constructor)) do_qemu_init_imx_gpio_register_types (void) { register_module_init(imx_gpio_register_types, MODULE_INIT_QOM); } </syntaxhighlight> : 这就得到了一个属性为“constructor”的函数do_qemu_init_imx_gpio_register_types,这个函数将在main函数之前被调用,它调用了register_module_init。 : register_module_init中构造了一个ModuleEntry结构体,并把它添加进某个链表里,这个链表是init_type_list[MODULE_INIT_QOM]: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_018.png|600px]] : 这样就得到了一个链表: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_019.png|600px]] ===生成TypeImpl=== : 从名字上讲,TypeImpl就是TypeInfo的实现,就是使用TypeInfo的信息构造一个TypeImpl结构体。 : 在init_type_list[MODULE_INIT_QOM]链表中,有一系列的ModuleEntry结构体,每个ModuleEntry结构体中有一个init函数,它指向某个xxx_register_types,比如: <syntaxhighlight lang="C"> a15mp_register_types ask100fb_register_types </syntaxhighlight> : 这些ModuleEntry结构体中的init函数何时被调用? <syntaxhighlight lang="C"> /* vl.c */ /* main */ module_call_init(MODULE_INIT_QOM); QTAILQ_FOREACH(e, l, node) { e->init(); } </syntaxhighlight> : 这些xxx_register_types执行后,又得到了什么? :: ①分配一个TypeImpl结构体,使用TypeInfo来设置它: ::: [[File:100ask_imx6ull_qemu_020.png|400px]] :: ②把TypeImpl放入链表:type_table ::: 于是,在程序中就有了这样的链表: :::: [[File:100ask_imx6ull_qemu_021.png|800px]] ===使用TypeImpl:实例化=== : 在程序的type_table链表中,有很多TypeImpl结构体,比如CPU、GPIO、LED、LCD对应的TypeImpl结构体。 : 但是这并不表示QEMU模拟的板子上有这些硬件,必竟它们只是“TypeImpl”,表示“类型”,需要在“实例化”之后,才表示板子上有了这些硬件。 : 以CPU为例,代码为hw/cpu/a15mpcore.c,里面声明了一个A15MPPrivState结构体,还定义了一个TypeInfo结构体: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_022.png|600px]] : A15MPPrivState和TypeInfo、TypeImpl之间有什么关系? :: TypeImpl的信息基本来自TypeInfo, : 所以问题转为:A15MPPrivState和TypeInfo之间有什么关系? : A15MPPrivState用来表示一个CPU,你要在板子上添加一个CPU,必须分配、设置一个A15MPPrivState结构体。 : 板子上的主芯片可能是单核CPU的,也可能是多核CPU的。 : 假设有2个CPU,那么应该有对应的2个A15MPPrivState结构体。这2个CPU是类似的,同属于某类:用TypeImpl来描述。 : 所以,可以得到下面的图: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_023.png|600px]] : 谁来分配、设置A15MPPrivState结构体? :: ①分配: ::: 猜测是根据TypeInfo中的instrance_size来malloc出A15MPPrivState结构体。 :: ②设置: ::: 猜测是调用TypeInfo中的instrance_init函数来设置刚malloc出A15MPPrivState结构体。 : 谁来malloc、谁来调用TypeInfo中的instrance_init函数? :: 有2种方法: ::: ①qdev_create/qdev_init_nofail ::: ②sysbus_init_child_obj/object_property_set_bool ===实例化方法1:qdev_create/qdev_init_nofail=== : 这2个函数是成对出现的,以hw/display/100ask_qemu_fb.c为例: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_024.png|400px]] : 这2个函数的作用如下图所示: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_025.png|1000px]] ====qdev_create分析==== : ①第2个参数是name,会被用来找到对应的TypeInfo结构体 : ②分配instance_size大小的内存,即分配ASK100FbState结构体,这用来表示LCD : ③调用TypeInfo结构体中的class_init函数 :: class_init,顾名思义,这个设备属于什么类别?先初始化一下它的类别。 :: 这些class_init函数都很类似,都是设置dc->realize函数,比如: ::: [[File:100ask_imx6ull_qemu_026.png|600px]] : ④ 调用TypeInfo结构体中的instance_init函数 ====qdev_init_nofail分析==== : qdev_init_nofail做的事情很简单: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_027.png|600px]] : 只是把设备的realized属性设置为true,表示可以对它进行realize(变为现实)了。这会导致dc->realize函数被调用,即设备的类里的realize函数被调用。 ====总结:怎么创建设备==== : 怎么定义一个设备?如下图: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_028.png|400px]] :: ①先定义一个TypeInfo结构体 ::: 里面有name,表示它的类型名。 ::: 有class_init,这是“类别的初始化函数”,该类下可能有多个设备。class_init函数中通常给该类设置一个realize函数。 ::: 有instance_size,每一个设备都用一个结构体来表示,比如LCD用ASK100FbState来描述。Instance_size表示这个结构体的大小。 ::: 有instance_init,这是“实例的初始化函数”,它会被用来初始化设备结构体,比如初始化ASK100FbState结构体。 :: ②注册这个TypeInfo结构体: ::: 定义一个ask100fb_register_types函数,里面会注册TypeInfo结构体。 :: ③使用type_init,把ask100fb_register_types函数放入链表中 :: ④调用qdev_create创建设备,这会传入type name :: ⑤调用qdev_init_nofail设置设备的状态为realized,这会导致类别的realize函数被调用。 : 简单地说,一个设备被创建时,这些函数被依次调用: :: ①TypeInfo中的class_init:它会设置dc->realize = 某个函数 :: ②TypeInfo中instance_size大小的对象被malloc :: ③TypeInfo中的instance_init函数被调用,它被用来初始化步骤②中malloc出来的结构体 :: ④dc->realize被调用 ===实例化方法2:object_initialize_child/object_property_set_bool=== : 参考hw/arm/fsl-imx6ul.c,里面大量的成对代码,比如: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_029.png|600px]] : 上述函数的内部调用过程,跟qdev_create/qdev_init_nofail是类似的: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_030.png|1200px]] ====object_initialize_child分析==== : 该函数的第5个参数是type,表示type name,它会被用来找到对应的TypeImpl。 : 找到后,会分配instance_size大小的结构体; : 然后调用TypeImpl中的class_init函数,这一般是设置dc->realize。 : 最后调用TypeImpl中的instance_init函数。 ====object_property_set_bool分析==== : 比如: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_031.png|400px]] : 只是把设备的realized属性设置为true,表示可以对它进行realize(变为现实)了。这会导致dc->realize函数被调用,即设备的类里的realize函数被调用。 ====总结:怎么创建设备==== : 怎么定义一个设备?如下图所示: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_032.png|600px]] :: ①先定义一个TypeInfo结构体 ::: 里面有name,表示它的类型名。 ::: 有class_init,这是“类别的初始化函数”,该类下可能有多个设备。class_init函数中通常给该类设置一个realize函数。 ::: 有instance_size,每一个设备都用一个结构体来表示,比如CPU用A15MPPrivState来描述。Instance_size表示这个结构体的大小。 ::: 有instance_init,这是“实例的初始化函数”,它会被用来初始化设备结构体,比如初始化A15MPPrivState结构体。 :: ②注册这个TypeInfo结构体: ::: 定义一个a15mp_register_types函数,里面会注册TypeInfo结构体。 :: ③使用type_init,把a15mp_register_types函数放入链表中 :: ④调用object_initialize_child创建设备,这会传入type name :: ⑤调用object_property_set_bool设置设备的状态为realized,这会导致类别的realize函数被调用。 ===怎么创建设备=== : 其实在2.4.3、2.5.3已经整理出来了,在这里只是再次总结一下。 ====设置TypeInfo结构体==== : 比如LCD: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_033.png|400px]] : 要注意到,里面有一个ASK100FbState结构体,这个结构体由我们自己设置。但是它的格式有一定要求: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_034.png|600px]] ====注册TypeInfo结构体==== : 比如: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_035.png|400px]] ====使用TypeInfo创建设备/设置设备的realized属性为true==== : 这有2种方法,前面介绍过: <syntaxhighlight lang="C"> qdev_create/qdev_init_nofail object_initialize_child/object_property_set_bool </syntaxhighlight> ==QEMU的设备模拟== ===QEMU模拟外设的原理=== : QEMU主要是实现了CPU核的模拟,可以读写某个地址。 : QEMU的模拟外设的原理很简单:硬件即内存。 : 要在QEMU上模拟某个外设,思路就是: :: ①CPU读某个地址时,QEMU模拟外设的行为,把数据返回给CPU :: ②CPU写某个地址时,QEMU获得数据,用来模拟外设的行为。 ::: 即:要模拟外设备,我们只需要针对外设的地址提供对应的读写函数即可。 : 以GPIO为例: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_036.png|800px]] :: 以LCD控制器为例,它主要有2大功能: ::: ①写LCD控制器,根据外接的LCD设置参数,比如分辨率、BPP、各种时序 ::: ②从FrameBuffer中不断获得数据发给LCD,在LCD上显示出来。 :: {{redtext|站在Linux LCD驱动的角度,上述2大功能可以分为:}} ::: ①写LCD控制器的相关寄存器 ::: ②分配FrameBuffer,写FrameBuffer :: QEMU中要模拟LCD控制器,需要: ::: ①记录驱动程序写寄存器的值,解析出分辨率等信息 ::: ②记录FrameBuffer的地址,并持续不断地从中得到图像数据并显示出来 : 框图如下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_037.png|800px]] : 简单地说, :: ① 设置LCD控制器时: ::: 在QEMU中可以给LCD控制器的访问地址A1~A2提供读写回调函数,比如: <syntaxhighlight lang="C"> qemu_a1a2_read qemu_a1a2_write </syntaxhighlight> ::: 当LinuxLCD驱动程序写LCD控制器的寄存器时,就会导致qemu中的qemu_a1a2_write函数被调用,在函数中分析、记录这些值,得到分辨率等信息。 :: ②写FrameBuffer时: ::: 在QEMU中针对FrameBuffer提供一个刷新函数。 ::: 当LCD驱动写FrameBuffer时,QEMU会使用这些数据更新GUI窗口的图像。 ===给某段地址提供读写函数=== : 怎么描述某段地址:基地址、大小;还得给这段地址提供读写函数。 : 这段地址设置好后,需要添加进system_memory去。 : 有2种方法。 ====memory_region_init_io/memory_region_add_subregion==== : 比如: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_038.png|600px]] ::上图中memory_region_init_io被用来初始化一块内存s->iomem,指定了它的读写函数、大小。 :: 然后给s->iomem指定了基地址,并添加进system_memory中。 :: 以后,客户机上的程序读写这块地址时,就会导致对应的读写函数被调用。 ====memory_region_init_io/sysbus_init_mmio/sysbus_mmio_map==== : 以hw/net/smc91c111.c为例: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_039.png|600px]] ==模拟LED== ===主要函数=== : 客户机上的程序要操作LED时,会先设置GPIO为output,然后把值写入某个数据寄存器。 : 所以我们只需要针对数据寄存器提供对应的write函数即可 : QEMU中已经实现IMX6ULL的GPIO模拟,代码在hw\gpio\imx_gpio.c中。 : 对应的write函数如下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_040.png|600px]] ===添加一段内存=== : 客户机的程序要设置GPIO5_IO03为输出引脚时,需要访问这个寄存器: <syntaxhighlight lang="C"> IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 </syntaxhighlight> : 它的基地址是0x2290014,QEMU中并没有添加这个地址,客户机访问它时就会发生硬件错误。 : 所以在hw/arm/fsl-imx6ul.c中使用如下代码添加了这块空间: [[File:100ask_imx6ull_qemu_041.png|600px]] ==模拟LCD== : 我们添加的文件是:hw/display/100ask_qemu_fb.c,新加一个文件时要把它编进QEMU中,需要修改同目录的Makefile.objs,比如修改hw/display/Makefile.objs,添加一行: <syntaxhighlight lang="C"> common-obj-\$(CONFIG_FSL_IMX6UL) += 100ask_qemu_fb.o </syntaxhighlight> ===在Linux上编写LCD驱动程序=== : 既然操作的不是真实的LCD控制器,那么LCD驱动程序可以极大精简。 :: ①对于LCD控制器,只需要操作4个寄存器: ::: 分别用来保存:framebuffer的物理地址、宽度、高度、BPP。 ::: 你需要记住这些寄存器的物理地址(可以自己指定地址是什么)。 :: ②对于FrameBuffer: ::: 驱动程序分配得到FrameBuffer后,要把它的物理地址写到上述第1个寄存器里。 ::: 部分代码如下,其他的时钟使能、GPIO设置等等都不再需要: :::: [[File:100ask_imx6ull_qemu_042.png|800px]] ===在QEMU中创建LCD控制器的设备=== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_043.png|800px]] ===重要函数分析=== ====给LCD控制器的寄存器提供回调函数==== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_044.png|600px]] : [[File:100ask_imx6ull_qemu_045.png|600px]] =====给FrameBuffer提供更新函数===== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_046.png|600px]] =====更新函数===== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_047.png|600px]] ==QEMU的输出:GUI系统== : QEMU的GUI系统,支持SDL、GTK等。SDL使用比较简单,我们就使用SDL来显示GUI。 : SDL的显示原理跟LCD : FrameBuffer是一样的,可以认为每一个SDL窗口都有一个显存。你可以在显存中修改每一个象素的颜色。 : 本文以hw/display/100ask_qemu_fb.c为例进行讲解。 ===创建GUI Console=== : 创建GUI Console的函数有2个:graphic_console_init、graphic_console_init_hidden。 : 后者是我们添加的,它创建的GUI Console默认是隐藏的,要显示的话需要在“Device Manager”中点击对应的按钮。 : LCD代码如下,主要是graphic_console_init函数: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_048.png|600px]] : 调用graphic_console_init时,要传入一个GraphicHwOps结构体,如下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_049.png|600px]] ===GUI更新函数=== : ask100fb_update函数被GUI系统周期性地调用: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_050.png|800px]] :效果如下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_051.png|400px]] ===GUI函数详解=== ====解析BMP文件得到RGB数据==== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_052.png|600px]] ====显示RGB数据==== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_053.png|600px]] ====显示LCD数据==== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_054.png|600px]] ==QEMU的输入:鼠标事件== : 点击buttons界面时,对应的按钮会被按下或松开: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_055.png|400px]] : 这是怎么实现的? : 我们需要给这个GUI界面添加鼠标处理函数,代码在ui/button_ui.c中。这是新加的文件,要把它编进QEMU中需要修改同目录下的Makefile.objs,比如修改ui/Makefile.objs,添加一行: <syntaxhighlight lang="C"> common-obj-$(CONFIG_FSL_IMX6UL) += button_ui.o </syntaxhighlight> ===分配、设置、注册QemuInputHandler=== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_056.png|800px]] ===QemuInputHandler处理函数分析=== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_057.png|800px]] ===输入事件处理流程=== : 输入事件的处理源头是sdl2_2d_refresh函数: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_058.png|800px]] <syntaxhighlight lang="C"> sdl2_2d_refresh sdl2_poll_events(scon); SDL_PollEvent(ev) handle_keydown(ev); handle_keyup(ev); handle_textinput(ev); handle_mousemotion(ev); handle_mousebutton(ev); // SDL_MOUSEBUTTONDOWN,UP sdl_send_mouse_event(scon, 0, 0, bev->x, bev->y, buttonstate); </syntaxhighlight> ===QEMU捕获的输入事件,可以作为ABS也可以作为REL事件上传=== : 作为哪类事件上传,取决于qemu_input_is_absolute()的返回值: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_059.png|600px]] : qemu_input_is_absolute函数只会判断第1个GUI Console中的QemuInputHandler。我们的第1个GUI Console是“Device Manager”,它的代码是hw/display/device_manager.c。 : 对应的QemuInputHandler的mask必须设置为INPUT_EVENT_MASK_ABS: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_060.png|600px]] ==使用中断== : 在QEMU中模拟一个外设时,这个外设要使用中断的话,并不复杂。 : 先看看硬件框架: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_061.png|400px]] ===外设发出哪一个中断?=== : GIC从多个中断源获得中断信号,它会发信号给CPU,这样CPU才会处理中断。 : 作为外设备,它要发出哪一个中断呢? : 在include/hw/arm/fsl-imx6ul.h中列出了各个中断源,如下: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_062.png|300px]] : 你需要查看这些中断源,确定你的外设要发出哪一个中断。 : 你的外设,要跟中断控制器建立联系,即确定使用哪一个中断。 ====调用sysbus_init_irq初始化qemu_irq==== : 在QEMU中,用qemu_irq结构体来描述中断,需要初始化qemu_irq结构体。 : 以GPIO为例,代码在hw/gpio/imx_gpio.c中: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_063.png|600px]] : sysbus_init_irq函数很有意思: :: ①它会给设备dev添加一个属性prop,prop的名字是“sysbus-irq[0]”或“sysbus-irq[1]” :: ②会给这个prop添加一个link,link到&s->irq[0]或&s->irq[1] ====调用sysbus_connect_irq连接中断==== : 在hw/arm/fsl-imx6ul.c中,给GPIO模块和GIC建立联系: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_064.png|600px]] : sysbus_connect_irq也很神奇,它是通过名字“sysbus-irq[0]”或“sysbus-irq[1]”找到设备的属性。 : 然后根据属性的link找到之前传入的&s->irq[0]或&s->irq[1],最后设置它。 : 设置为什么呢?下面的函数会返回一个qemu_irq,第2个参数用来指定是哪一个中断: <syntaxhighlight lang="C"> qdev_get_gpio_in(DEVICE(&s->a7mpcore), FSL_IMX6UL_I2Cn_IRQ[i]) </syntaxhighlight> ===中断触发=== : 发出中断: <syntaxhighlight lang="C"> qemu_set_irq(irq, 1); </syntaxhighlight> : 清除中断: <syntaxhighlight lang="C"> qemu_set_irq(irq, 0); </syntaxhighlight> : 上面的2个调用必须成双出现,如果多次发出中断而没有清除中断,那后面发出的中断是无效的。 : 这里说的成双出现,并不是说它们必须前后出现。流程是这样的: :: ①用户按下按键后,使用“qemu_set_irq(irq, 1)”发出中断 :: ②客户机的程序处理完中断后,它会写ISR寄存器来清除中断: : 对ISR寄存器的写操作会导致QEMU中对应的write函数被调用,在里面执行“qemu_set_irq(irq, 0)”。 : 对于hw/gpio/imx_gpio.c,发出中断的函数流程为: <syntaxhighlight lang="C"> notify_imx_gpio_change imx_gpio_set(s, pin, level); imx_gpio_update_int(s); qemu_set_irq(s->irq[0], 1); </syntaxhighlight> : 清除中断的流程为: <syntaxhighlight lang="C"> imx_gpio_write case ISR_ADDR: s->isr &= ~value; imx_gpio_set_all_int_lines(s); qemu_set_irq(s->irq[0], 0); </syntaxhighlight> ==模拟按键== : 我们模拟的按键涉及GUI、鼠标输入、中断,值得仔细研究。 : GUI和鼠标的处理,都在这个文件里:ui/button_ui.c : 当用户在GUI中点击某个按键时,它对应哪个引脚? : 这由这个文件决定:hw/gpio/100ask_imx6ull_buttons.c : 上述文件确定是哪一个引脚之后,要通知hw/gpio/imx_gpio.c来处理。 ===按键GUI=== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_065.png|800px]] ===点击按键=== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_057.png|800px]] ===更新按键图片的同时=== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_066.png|800px]] ===单板的代码怎么处理按键=== : 对应的代码在hw/gpio/100ask_imx6ull_buttons.c中: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_067.png|600px]] ===IMX6ULL的代码怎么处理输入引脚=== : 对应的代码在hw/gpio/imx_gpio.c中: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_068.png|600px]] ==QEMU启动过程== ===各个模块的注册=== : 各个模块都定义了一个TypeInfo结构体,比如LCD: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_043.png|800px]] :并且都使用type_init定义了一个属性为constructor的函数(include/qemu/module.h): <syntaxhighlight lang="C"> #define type_init(function) module_init(function, MODULE_INIT_QOM) #define module_init(function, type) static void __attribute__((constructor)) do_qemu_init_ ## function(void) { register_dso_module_init(function, type); } </syntaxhighlight> :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_069.png|600px]] : 这些属性为constructor的函数会在main函数之前被调用,这样就得到了一个链表: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_021.png|800px]] ===各个模块的初始化=== : main函数位于vl.c中,它有如下调用: <syntaxhighlight lang="C"> /* main */ module_call_init(MODULE_INIT_QOM); QTAILQ_FOREACH(e, l, node) { e->init(); } </syntaxhighlight> : 这些xxx_register_types执行后,又得到了什么? :: ①分配一个TypeImpl结构体,使用TypeInfo来设置它: ::: [[File:100ask_imx6ull_qemu_020.png|400px]] :: ②把TypeImpl放入链表:type_table ::: 于是,在程序中就有了这样的链表: :::: [[File:100ask_imx6ull_qemu_021.png|800px]] ::: 程序中有一系列的TypeImpl,但是并不表示会用到它们。要用某个TypeImpl,需要创建对应的设备。 ====选择machine==== : 启动qemu时,会传入参数“-M mcimx6ul-evk”,对应的文件为:hw/arm/mcimx6ul-evk.c :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_070.png|600px]] ====选择CPU==== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_071.png|600px]] : CPU在中hw/arm/fsl-imx6ul.c定义: : [[File:100ask_imx6ull_qemu_072.png|600px]] ====CPU的初始化==== : hw/arm/mcimx6ul-evk.c mcimx6ul_evk_init: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_073.png|800px]] : 这会导致hw/arm/fsl-imx6ul.c中fsl_imx6ul_init函数被调用: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_074.png|600px]] : 在fsl_imx6ul_init函数中,会去创建名为a7mpcore的设备,它的类型是TYPE_A15MPCORE_PRIV: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_075.png|800px]] :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_076.png|800px]] :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_077.png|600px]] : a7mpcore设备对应的realize函数被调用时,里面会实例化GIC等。 ====在system memory中添加内存==== : 分配system memory,代码为hw/arm/mcimx6ul-evk.c中的mcimx6ul_evk_init函数: :: [[File:100ask_imx6ull_qemu_078.png|600px]] : 其中的ram_size来自QEMU运行时的参数“-m 512M”;内存基地址为0x80000000。 : 从这里可以知道,system memory中既含有可读可写的内存,也含有各种模块的寄存器。 ==调试== ===要调试,运行gdb程序之前,必须先进入源码目录=== : 无论是使用gdb调试PC程序,还是使用arm-xxx-gdb调试ARM程序,运行这些gdb程序前,必须进入要调试的源码的目录。 : 然后再启动gdb或arm-xxx-gdb。 ===调试QEMU本身=== : 先进入QEMU源码目录,执行如下命令。 : 这个命令中涉及qemu-system-arm、zImage、设备树、文件系统这4个文件的路径,你要改成你的路径。 <syntaxhighlight lang="bash"> gdb --args /home/book/mywork/qemu/qemu_git/qemu/bin/qemu-system-arm -M \ mcimx6ul-evk -m 512M -kernel /home/book/nfs_rootfs/zImage \ -dtb /home/book/nfs_rootfs/mynet.dtb -serial stdio \ -drive file=/home/book/mywork/imx6ull_test_image/buildroot_rootfs.img,format=raw,id=mysdcard -device sd-card,drive=mysdcard \ -append "console=ttymxc0,115200 console=tty1 rootfstype=ext4 root=/dev/mmcblk1 rw rootwait init=/sbin/init loglevel=8" \ -nic user </syntaxhighlight> : 关键点在于:gdb --args ,它后面就可以跟一连串的命令及参数了。 : 这种方法有一个缺点,就是客户机上的Linux系统启动后,你无法再在终端中输入gdb命令。可以使用下一种方法来调试。 ===调试之前就运行的QEMU=== : 先进入QEMU源码目录。 :: ①首先确定qemu-system-arm进程的PID ::: 执行如下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> ps -A \| grep qemu </syntaxhighlight> ::: 假设得到PID为9527 :: ②在QEMU源码目录下执行如下命令: <syntaxhighlight lang="bash"> sudo gdb -p 9527 </syntaxhighlight> ::: {{redtext|注意}}:一定要加上sudo ===调试客户机上的Linux内核=== ====首先运行qemu-system-arm==== : 执行QEMU的命令时,在最后加上参数“-s -S”。 : -s是“-gdb tcp::1234”的缩写,表示QEMU将会在本机端口1234上开启gdbserver。 : -S表示不启动CPU,当你使用arm-xxx-gdb连接上QEMU后,必须执行c命令才可以运行内核。 : 我用的命令如下所示。 : 这个命令中涉及qemu-system-arm、zImage、设备树、文件系统这4个文件的路径,你要改成你的路径。 <syntaxhighlight lang="bash"> gdb --args /home/book/mywork/qemu/qemu_git/qemu/bin/qemu-system-arm -M \ mcimx6ul-evk -m 512M -kernel /home/book/nfs_rootfs/zImage \ -dtb /home/book/nfs_rootfs/mynet.dtb -serial stdio \ -drive file=/home/book/mywork/imx6ull_test_image/buildroot_rootfs.img,format=raw,id=mysdcard -device sd-card,drive=mysdcard \ -append "console=ttymxc0,115200 console=tty1 rootfstype=ext4 root=/dev/mmcblk1 rw rootwait init=/sbin/init loglevel=8" \ -nic user -s -S </syntaxhighlight> ====进入内核源码目录,运行arm-xxx-gdb vmlinux==== : [[File:100ask_imx6ull_qemu_079.png|800px]]
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