100ask imx6ul qemu

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大家对qemu有任何好的建议或者问题欢迎在Github上提交 issuse  https://github.com/100askTeam/qemu/issues

百问网QEMU路线图

百问网100ask qemu
野火imx6ul pro板
正点原子 imx6ul alpha板

增加设备管理器

  • 我们的目的是给每个外设添加GUI显示，
  • 估计有近百个外设，
  • 怎么管理这近百个GUI？
  • 使用一个设备管理器，
  • 在里面可以打开、关闭某个设备的GUI。
  • 完成时间：2019.11.10之前

公开源码

  • 完成设备管理器的功能后，
  • 我们改造的QEMU源码将全部公开
  • 公开时间：2019.11.10

编写文档

编写这几个文档:
  1. QEMU架构
  2. QEMU中如何模拟设备
  3. QEMU中的GUI操作
  4. QEMU如何处理鼠标键盘事件
  5. 如何编写IMX6ULL裸机程序操作模拟的硬件
  6. 如何编写IMX6ULL Linux驱动程序操作模拟的硬件
这几个文档可以让你深入理解QEMU，掌握模拟外设的原理
如果你编程能力可以，那就能模拟出一些简单设备：单线的传感器、I2C/SPI设备、定时器、LCD、触摸屏等

发布有偿项目

  • 对于每个外设，都会涉及两方面: QEMU中对它的模拟，你写的裸机/驱动/app对它的操作。
  • 我们会发布近百个外设的项目, 比如有红外传感器、ADC、DAC等等
  • 你可以选择你擅长的，完成某个即可获得酬劳
  • 你可以找人合作，比如你擅长写裸机，别人擅长写QEMU的GUI，你们一起合作就可以实现对某个外设的模拟。

qemu简介

QEMU的英文单词是：Quick Emulator，它是一个精巧的模拟器。
还有很多模拟器，比如VMWare、Virtual Box等。但是VMWare、Virtual Box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。
但是使用qemu，可以在PC机上运行这个程序。比如：

$ 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!

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. 模拟增加led灯
  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

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。
我们修改了QEMU的源码，新版本已经支持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

  • 必须
    • 一台可以上网的windows电脑
    • 一个可以正常使用Ubuntu虚拟机系统
  • 可选(注意，如果想要有更快效果，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
$ sudo apt update
$ sudo apt install qemu qemu-kvm libvirt-bin bridge-utils virt-manager


获取镜像

点击如下链接下载
 ubuntu-18.04开发环境下qemu imx6ul系统镜像下载页面
ubuntu-16.04开发环境下qemu imx6ul系统镜像下载页面

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。
ubuntu-16.04解压操作步骤
 

$ tar -xvf weidongshan-ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system-release.tgz

然后进入ubuntu-16.04_imx6ul_qemu_system目录执行后文介绍的命令

ubuntu-18.04解压操作步骤
 

$ tar -xvf weidongshan-ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system-release.tgz

然后进入ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system目录执行后文介绍的命令


运行qemu系统

运行qemu系统前需先按照上一步下载镜像文件
打开终端，在解压后的当前目录下执行如下命令

1.首次运行需要安装SDL环境以及解压文件系统镜像:

使用脚本自动解压安装
$ ./install_sdl.sh           // 提示输入用户密码，等待安装完成


注意qemu系统默认登录用户名为root 无密码
2.运行带GUI的imx6ul模拟器

2.1 模拟百问网imx6ul-qemu开发板:
$ ./qemu-imx6ul-gui.sh  // 启动后，登录名是root，无需密码
2.2 模拟野火imx6ul-pro开发板:
$ ./qemu-imx6ul-gui.sh fire    // 启动后，登录名是root，无需密码
2.3 模拟正点原子imx6ul-alpha开发板:
$ ./qemu-imx6ul-gui.sh atk    // 启动后，登录名是root，无需密码

3.运行不带GUI的imx6ul模拟器

$ ./qemu-imx6ul-nogui.sh   // 启动后，登录名是root，无需密码

4.如何退出qemu模拟器

在终端下按住Ctrl和a键的同时按c即进入 qemu monitor模式， 再输入 q命令即可退出QEMU

5.如何退出qemu的GUI窗口 

Ctrl + Alt + G


参数讲解

-M mcimx6ul-evk 指定需要模拟的单板型号。
-m 512M 指定模拟使用的内存大小。
-kernel zImage指定使用的内核镜像文件。
-dtb 指定使用的设备树文件。
-display sdl指定使用那种显示输出。
-serial mon:stdio指定串口信息输出。
-drive file=rootfs.img,format=raw,id=mysdcard -device sd-card,drive=mysdcard \
-append "console=ttymxc0,115200 rootfstype=ext4 root=/dev/mmcblk1 rw rootwait init=/sbin/init loglevel=8" \
-nic user指定使用NAT共享主机网络方式上网。

操作示例

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：
ifconfig eth0 10.0.2.15

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：
mount -t nfs -o nolock,vers=3 10.0.2.2:/home/book/nfs_rootfs /mnt

测试lcd显示

  • 画同心圆
myfb-test  /dev/fb0
  • 测试LCD
fb-test
  • 显示文字
show_font

编写并测试led驱动

  • 安装编译好的led模块驱动
insmod 100ask_led.ko
  • 打开并关闭led显示
ledtest  /dev/100ask_led0  on
ledtest  /dev/100ask_led0  off

测试i2c驱动

不需要写I2C驱动，可以通过用户态使用内核里自带的I2C接口访问外设：
假设I2C存储芯片AT24C02接在IMX6UL的I2C0总线上，AT24C02的地址是0x50,
可以执行下面的命令写AT24C02的0地址，读其0地址：
i2c_usr_test   /dev/i2c-0  0x50  w 0  0x12
i2c_usr_test   /dev/i2c-0  0x50  r 0

高级玩法

获取源码

大家有发现问题或者有好的建议，欢迎在git相关仓库提 Issues

类别 国外github仓库 国内Git仓库
linux kernel https://github.com/100askTeam/qemu_imx6ull_kernel.git https://git.dev.tencent.com/weidongshan/qemu_imx6ull_kernel.git
qemu 源码 https://github.com/100askTeam/qemu.git https://gitee.com/weidongshan/qemu.git
buildroot https://git.dev.tencent.com/weidongshan/imx6ul_buildroot.git

git邮箱账号和用户名配置 

book@100ask:~$  git config --global user.email "you@example.com"
book@100ask:~$  git config --global user.name "Your Name"

初次使用GIT时，需要配置邮箱帐号和用户名，可以随意指定。

考虑到代码仓库过多，特使用repo工具管理代码

  • repo工具获取sdk
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

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。

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, Ubuntu系统下，修改如下： 

 vim ~/.bashrc

在行尾添加或修改： 

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
  • 临时生效

执行完“export”命令后，该设置只对当前终端有效 

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-
  • 手动指定

Make编译时指定ARCH架构 CROSS_COMPILE交叉编译工具链 

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-

编译内核及设备树

  • 编译百问网imx6ull-qemu开发板内核
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_imx6ul_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
  • 编译内核模块
book@100ask:~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules
  • 安装内核模块到相应的nfs目录，以便后面挂载使用。
book@100ask:~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88$ sudo make ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=<nfs目录>  modules_install
将编译成功的zImage文件和设备树100ask_imx6ul_qemu.dtb文件拷贝到相应的目录 以便启动使用。

修改文件系统

注意 文件系统使用我们提供的 rootfs.img 文件即可，如下是修改文件系统方法 

$ dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=300
$ mkfs.ext4 rootfs.img   
$ mkdir ./tmp
$ sudo mount -o loop rootfs.img  ./tmp

拷贝源码到挂载的tmp目录下，等待拷贝完成

执行 sync 同步更新，让后取消挂载，即可使用此文件系统镜像启动。 

$ umount ./tmp

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取自“http://wiki.100ask.org/index.php?title=100ask_imx6ul_qemu&oldid=4885”