QEMU学习之路（8）— ARM32通过u-boot 启动Linux

QEMU学习之路（8）— ARM32通过u-boot 启动Linux

一、前言

参考文章：
Linux内核学习——内核的编译和启动
Linux 内核的编译和模拟执行
Linux内核运行——根文件系统
Linux 内核学习——使用 uboot 加载内核

二、构建Linux内核

1、获取Linux源码

git clone https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/linux.git -b v5.4 linux-5.4

2、配置内核

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- vexpress_defconfig

3、编译内核

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j $(nproc)

编译出的 kernel image 位于 arch/arm/boot/zImage

三、构建busybox

1、获取busybox 源码

wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.32.0.tar.bz2

解压，进入源码目录

tar xvf busybox-1.32.0.tar.bz2
cd busybox-1.32.0

2、配置静态编译
使用如下命令进入配置界面

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

使用以下选项，选择静态方式编译busybox，目的是将程序的所有依赖库直接打包进二进制文件，避免了Linux系统运行时依赖动态库。

Settings  --->[*] Build static binary (no shared libs) 

3、编译busybox

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j $(nproc)

4、安装
使用如下命令会将busybox默认安装到_install目录下

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

四、构建根文件目录

创建一个sdcard.img镜像，初始化为ext4格式

dd if=/dev/zero of=sdcard.img bs=1M count=16
mkfs.ext4 sdcard.img

把镜像挂载在rootfs目录下

mkdir rootfs
sudo mount -t ext4 sdcard.img rootfs/ -o loop

将busybox文件复制到rootfs目录下

sudo cp -r busybox-1.32.0/_install/* rootfs/

进入rootfs目录，新建如下文件夹

cd rootfs
sudo mkdir etc proc sys dev var boot

设置启动有关的配置脚本，将busybox 目录下启动的脚本直接拷贝过来

sudo cp -rf ../busybox-1.32.0/examples/bootfloppy/etc/* ./etc/

修改etc/fstab文件内容如下所示

proc    /proc   proc    defaults    0   0
sysfs   /sys    sysfs   defaults    0   0
tmpfs   /var    tmpfs   defaults    0   0

修改etc/init.d/rcS文件内容如下所示

#! /bin/sh/bin/mount -a
/sbin/mdev -s

fstab 文件中的内容指定系统启动时需要挂载的文件系统以及挂载的选项，
rcS 文件是启动脚本，其中的 /bin/mount -a 表示挂载 fstab 中指定的文件系统，/sbin/mdev -s 则负责在Linux系统启动时自动检测和管理设备

回到镜像目录，将Image和dtb文件拷贝到rootfs文件夹下

cd ../
sudo cp linux-5.4/arch/arm/boot/zImage rootfs/boot/
sudo cp linux-5.4/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb rootfs/boot/

取消镜像挂载

sudo umount rootfs

五、构建U-Boot

1、获取uboot源码

git clone https://gitee.com/mirrors/u-boot.git -b v2020.10 u-boot_2020.10 

2、配置编译选项

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- vexpress_ca9x4_defconfig

3、编译uboot

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j $(nproc)

六、启动测试

使用如下命令启动

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel u-boot_2020.10/u-boot -sd ./sdcard.img -nographic -no-reboot

启动界面如下

在u-boot命令行输入如下命令，将Image和dtb加载到内存中

load mmc 0:0 0x66000000 boot/zImage
load mmc 0:0 0x66500000 boot/vexpress-v2p-ca9.dtb

设置启动参数如下

setenv bootargs "root=/dev/mmcblk0 rw console=ttyAMA0,115200 init=/linuxrc"

使用如下命令启动

bootz 0x66000000 - 0x66500000

启动界面如下所示