QEMU模拟ARM嵌入式LINUX系统
使用QEMU模拟器在Ubuntu下模拟ARM嵌入式Linux操作系统，全程讲解说明。
工具/原料
QEMU模拟器安装：sudo apt-get install qemu
交叉编译工具链安装：sudo apt-get install gcc-4.7-arm-linux-gnueabi
uboot源码下载：git clone git://git.denx.de/u-boot.git ~/arm_qemu/uboot
Linux内核源码下载：git clone http://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git ~/arm_qemu/kernel
busybox源码下载：git clone git://busybox.net/busybox.git ~/arm_qemu/busybox
u-boot-tools工具安装：sudo apt-get install u-boot-tools
Ubuntu13.10（64位，3.13.6内核）
方法/步骤
0.准备工作
首先，在$HOME目录下创建arm_qemu目录，用于存放“工具/原料”提及的源码包等：
mkdir ~/arm_qemu
接下来按“工具/原料”里面说明的命令执行后同步相关源码包和安装相关工具。
安装好交叉编译链后还需要做如下处理，即创建链接（为什么创建，可以了解下编译脚本）：
sudo ln -s /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc-4.7 /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc
sudo ln -s /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc-ar-4.7 /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc-ar
sudo ln -s /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc-nm-4.7 /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc-nm
sudo ln -s /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc-ranlib-4.7 /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc-ranlib
sudo ln -s /usr/bin/arm-linux-gnueabi-cpp-4.7 /usr/bin/arm-linux-gnueabi-cpp
sudo ln -s /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcov-4.7 /usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcov
即把所有尾部有4.7版本号的链接为没有的。
1.配置Kernel
这里使用最常用的versatile_defconfig，具体步骤如下：
cd ~/arm_qemu/kernel
make versatile_defconfig ARCH=arm
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
进入Kernel源码目录，生成根目录下.config配置文件（arm架构），使用交叉编译工具链（以arm-linux-gnueabi-为前缀）编译versatile配置的内核。
编译完成后，我们使用qemu试下：
qemu-system-arm -M versatilepb -kernel arch/arm/boot/zImage -nographic
其中-M指定模拟的设备型号，这里是versatile的pb版设备，-kernel对应启动程序，这里是编译好的Linux内核，-nographic表示直接将输出到当前终端。
运行后有如下输出：
pulseaudio: set_sink_input_volume() failed
pulseaudio: Reason: Invalid argument
pulseaudio: set_sink_input_mute() failed
pulseaudio: Reason: Invalid argument Uncompressing Linux… done, booting the kernel.
此时一直停住，没其他输出了，肯定是调试串口配置不正确。
此时先按CTRL+A组合键并且放手后再按X键退出QEMU。
接下来修改.config文件，将
CONFIG_CMDLINE=”root=1f03 mem=32M”
修改为
CONFIG_CMDLINE=”console=ttyAMA0 root=1f03 mem=32M”
保存后重新编译内核再次执行上面的qemu命令，运行后会出现如下错误：
VFS: Cannot open root device “1f03” or unknown-block(31,3): error -6 Please append a correct “root=” boot option; here are the available partitions: 1f00 65536 mtdblock0 (driver?) Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(31,3)
后面还有一串，从该句提示看出是没有根文件系统被挂载，很正常，我们没有指定使用的根文件系统啊，接下来我们使用Busybox来制作一个吧。
2.配置Busybox
在上面的CONFIG_CMDLINE中可以看到root=1f03这句吧，root=是用于指定使用的根文件系统，而我们接下来就是使用Busybox这个工具来辅助我们构建根文件系统的根基，将其静态编译成一个可执行文件，这样就不需要再考虑库的依赖问题，该工具能支持很多Linux下的命令，并且可以自由配置其支持情况，接下来还是动手吧：
cd ~/arm_qemu/busybox/
生成默认配置：
make defconfig ARCH=arm
配置生成静态文件：
make menuconfig
在弹出的操作界面中将Busybox Settings —> Build Options —> [ ] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)选中，让[ ]变成[*]，保存退出后再执行如下命令进行编译：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- install
编译完成后，会在当前目录下生成_install目录，我们进入该目录并进行打包操作：
cd _install find . | cpio -o -H newc | gzip -9 > ../../rootfs.gz
接下来用qemu加载运行看看：
cd ~/arm_qemu/
qemu-system-arm -m 128M -M versatilepb -kernel kernel/arch/arm/boot/zImage -nographic -initrd rootfs.gz -append “console=ttyAMA0 root=/dev/ram rdinit=/bin/sh”
运行后我们可以看到/ #，此时就可以在其后面狂输命令了，但是发现在执行ps和mount命令有如下提示：
/ # ps
PID USER TIME COMMAND
ps: can’t open ‘/proc’: No such file or directory
/ # mount
random: nonblocking pool is initialized mount: no /proc/mounts
再加上我们需要使用到mdev工具，故而需要对/proc和/sys这两个fs进行挂载：
mkdir /proc
mount -t proc none /proc
mkdir /sys
mount -t sysfs none /sys
mdev -s
执行完这些命令后ps和mount命令都可以使用了，故而接下来修改_install并重新打包下：
cd ~/arm_qemu/busybox/_install/
mkdir proc sys dev etc etc/init.d
然后在_install目录的etc/init.d/目录下创建rcS文件，文件内容如下：
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
/sbin/mdev -s
然后修改该文件可执行权限：
chmod +x etc/init.d/rcS
修改好后，重新执行如下命令打包下根文件系统吧：
find . | cpio -o -H newc | gzip -9 > ../../rootfs.gz
回到arm_qemu目录重新运行下qemu吧，看看ps和mount能不能在启动后使用了，注意命令要改为：
qemu-system-arm -m 128M -M versatilepb -kernel kernel/arch/arm/boot/zImage -nographic -initrd rootfs.gz -append “console=ttyAMA0 root=/dev/ram rdinit=/sbin/init”
区别在最后的rdinit，现在是/sbin/init，该程序在启动后运行，其运行后会去运行rcS文件。
3.配置Uboot
有了上面的kernel和rootfs部分，还差基本的bootloader，这3样东西齐了之后就可以构成最基本的ARM嵌入式Linux环境，即实现uboot引导后加载运行kernel，最终挂载rootfs并运行其上的程序，所以接下来对uboot进行操作吧：
cd ~/arm_qemu/uboot/
修改versatilepb对应的配置文件include/configs/versatile.h，将如下内容：
#define CONFIG_BOOTARGS "root=/dev/nfs mem=128M ip=dhcp "\ "netdev=25,0,0xf1010000,0xf1010010,eth0 "\
"console=ttyAMA0,38400n1"
修改为：
#define CONFIG_BOOTCOMMAND \
"sete ipaddr 10.0.2.15;"\
"sete serverip 10.0.2.2;"\
"set bootargs 'console=ttyAMA0,115200 root=/dev/ram mem=128M rdinit=/sbin/init';"\
"tftpboot 0x00007fc0 uImage;"\
"tftpboot 0x00807fc0 rootfs.img;"\
"bootm 0x7fc0 0x807fc0"
#define CONFIG_INITRD_TAG 1
#define CONFIG_ARCH_VERSATILE_QEMU 1
上面配置使用了qemu自带的tftp服务，可在http://qemu.weilnetz.de/qemu-doc.html了解其ip地址规则。
接下来执行如下命令进行配置和编译：
make versatilepb_config ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
uboot编译好后，接下来我们制作相应的kernel和rootfs：
cd ../kernel/
make uImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
编译完成后可以看到如下输出：
Image Name: Linux-3.15.0-rc7
Created: Sat May 31 16:49:19 2014 Image
Type: ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
Data Size: 2021008 Bytes = 1973.64 kB = 1.93 MB
Load Address: 00008000
Entry Point: 00008000
Image arch/arm/boot/uImage is ready
我们可以看到其加载地址与我们在uboot里配置的是一致的，接下来是rootfs：
cd ..
mkimage -A arm -O linux -T ramdisk -C none -a 0x00808000 -e 0x00808000 -n ramdisk -d rootfs.gz rootfs.img
运行后有如下输出：
Image Name: ramdisk
Created: Sat May 31 16:53:18 2014
Image Type: ARM Linux RAMDisk Image (uncompressed)
Data Size: 1115833 Bytes = 1089.68 kB = 1.06 MB
Load Address: 00808000
Entry Point: 00808000
接下来把kernel和rootfs放到创建的tftp目录下：
mkdir tftp
cp kernel/arch/arm/boot/uImage tftp/
cp rootfs.img tftp/
至此，一切准备就绪，运行如下命令吧：
qemu-system-arm -M versatilepb -kernel uboot/u-boot -m 256M -net nic -net user,tftp=/home/xinu/arm_qemu/tftp -nographic
运行起来后，可以先看到uboot运行，然后通过tftp下载kernel和rootfs，然后把kernel启动并挂载rootfs，最后仍可以看到/ #这一美丽的符号。
4.后述
在本文中采用ramdisk来作为rootfs，而在PC发行版的Linux里会挂载ramdisk并运行其中的initrd，然后才切换到真正的rootfs，故而在这里不要产生概念模糊。