Linux驱动-IMX6ULL开发板qemu环境搭建
Linux驱动-IMX6ULL开发板qemu环境搭建
俗话说“**工欲善其事，必先利其器**”，本篇文章不介绍Linux驱动的知识，但是想学习Linux内核和驱动就需要查看和运行内核源码，这时你就需要**买一个ARM开发板**，市场上资料比较全的开发板有**正点原子**、**野火**、**百问网**的，下面以正点原子的为例说一下，首先打开：http://www.openedv.com/docs/boards/arm-linux/zdyz-i.mx6ull.html#
这里首先是**视频**，大家都知道看视频学习的比较快，其次是学习的**PDF书籍**：《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.6》。不得不说正点原子的左盟主在Linux驱动方面的技术的确有一手，内容很好，非常高效的帮助你学习Linux，并且视频和书等学习资料都是免费送给大家，不要钱就可以获取到。
但是，有点小缺陷只看书不行啊，得有板子运行下才能实践出真知，不然你看书上的东西你自己都不信，并且也记不住。软件编程是**实践**的学科。下面就买开发板，**买买买**：剧情反转：
写到这里，你或许以为我是**做广告**卖开发板来了。大错特错，相反我是来**拆台的**，小一千买个开发板没那必要，就是要**断人财路**方便大家。百闻网的**韦东山**也是一号人物，也卖开发板，但是这人不简单，有格局，察觉到**虚拟化**不可避免，开发板的生意快到头了，利用**qemu**技术搞了一个**模拟IMX6ULL开发板**的环境，并且免费开放参考：https://www.bilibili.com/video/BV1pU4y1h7pn?spm_id_from=333.999.0.0
用qemu运行linux有两个好处：
1、省钱，不用买开发板（要深入研究还是需要一个开发板）。
2、调试速度快，修改代码编译打断点gdb运行一气呵成，随时都可以快速使用。
1. 虚拟机环境搭建
百闻网资料网盘直接提供了Ubuntu18.04的Vmware虚拟机安装包，直接加载就可以运行。1.1 下载资料
打开http://download.100ask.net/，
找到QEMU：
下载百度网盘的资料
找到虚拟机文件：
1.2 虚拟机配置
在win10设备管理器里面查看，是否开启了虚拟化
如果没开启，需要设置BIOS开启。
使用vitualbox打开ubuntu18.04，book的密码是123456
可以自己设置一个root账号
安装vituralbox的增强功能设置剪切板和共享文件夹。
自动开发环境配置：
执行如下命令：
wget --no-check-certificate -O Configuring_ubuntu.sh https://weidongshan.coding.net/p/DevelopmentEnvConf/d/DevelopmentEnvConf/git/raw/master/Configuring_ubuntu.sh && sudo chmod +x Configuring_ubuntu.sh && sudo ./Configuring_ubuntu.sh |
配置成功如下：
2. QEMU基础
参考资料:
QEMU user manual: https://qemu.weilnetz.de/doc/
QEMUhttps://wiki.archlinux.org/index.php/QEMU
2.1 qemu简介
QEMU的英文单词是：Quick Emulator，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、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。用户模式：
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。
系统模式:
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。
2.2 qemu安装
官方的qemu需要修改下，百问网自己修改了一个，使用如下命令下载：
git clone https://e.coding.net/weidongshan/ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system.git |
下载后如下：
首次运行需要安装SDL环境
$ ./install_sdl.sh // 提示输入用户密码，等待安装完成 |
执行过程中遇到各种报错，最后放弃了。手动自己安装SDL，参考如下：
自己安装SDL：linux安装 SDL环境_helloworld128的博客-CSDN博客_linux安装sdl库
2.3 运行带GUI的imx6ul模拟器
①模拟百问网imx6ul-qemu开发板
$ ./qemu-imx6ull-gui.sh // 启动后，登录名是root，无需密码
或
$ ./qemu-imx6ull-gui_test.sh // 使用测试版的QEMU，启动后登录名是root，无需密码
②模拟野火imx6ul-pro开发板
$ ./qemu-imx6ull-gui.sh fire // 启动后，登录名是root，无需密码
③模拟正点原子imx6ul-alpha开发板
$ ./qemu-imx6ull-gui.sh atk // 启动后，登录名是root，无需密码
① 运行不带GUI的imx6ul模拟器
$ ./qemu-imx6ull-nogui.sh // 启动后，登录名是root，无需密码
学习对应的开发板资料如下：
i.MX6ULL Linux阿尔法开发板 - 正点原子资料下载中心 1.0.0 文档
野火i.MX6ULL Linux开发板 ‒ 野火产品资料下载中心文档
100ASK_QEMU ‒ 百问网资料下载中心 3.0 文档
脚本文件qemu-imx6ull-gui.sh中qemu参数：
-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 rootwait init=/sbin/init loglevel=8" 指定内核的命令行参数 -nic user 指定网卡为user mode #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。 #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。 |
退出QEMU，可以同时按住ctrl+a，松开后再输入’x’。
点击QEMU的GUI窗口后无法移出鼠标，可以同时按住ctrl+a，松开后再输入’g’。
操作LCD
$ ./qemu-imx6ull-gui_test.sh // 启动后，登录名是root，无需密码 |
qemu-imx6ul-gui_test.sh会使用zImage_test，这个内核里含有触摸屏驱动。
[root@qemu_imx6ul:~]# fb-test 或 [root@qemu_imx6ul:~]# myfb-test /dev/fb0 |
操作触摸屏（NFS操作）
网络文件系统（NFS）是一种分布式文件系统协议，可让您通过网络共享远程目录。使用NFS，您可以在系统上挂载远程目录，并像对待本地文件一样使用远程文件。在Linux和UNIX操作系统上，可以使用mount命令将共享的NFS目录挂载在本地目录树中的指定挂载点上。
在虚拟机配置的时候，Configuring_ubuntu.sh里面有如下命令，安装NFS服务
sudo apt-get install nfs-kernel-server 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： /home/book *(rw,nohide,insecure,no_subtree_check,async,no_root_squash) /work *(rw,nohide,insecure,no_subtree_check,async,no_root_squash) 最后，重启NFS服务，在Ubuntu上执行以下命令： sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart |
启动QEMU后，它的文件系统中并没有触摸屏的操作程序tslib，需要挂载NFS、复制tslib到根文件系统后才能测试。
假设在Ubuntu的/home/book/nfs_rootfs目录下有rootfs_test。在开发板上执行以下命令：
mount -t nfs -o nolock,vers=3 10.0.2.2:/home/book/nfs_rootfs /mnt cp /mnt/* -rfd / |
QEMU给Ubuntu分配的IP是10.0.2.2，ubuntu是Host即宿主机。
mx6ull板子是Guest即客户机，它会自动获取IP，这里为10.0.2.15
Guest可以通过10.0.2.2访问Host，Host不能访问Guest。
使用触摸屏，要先校准，再测试。可以执行以下命令测试：
[root@qemu_imx6ul:~]# ts_calibrate // 校准 [root@qemu_imx6ul:~]# ts_test // 测试 |
操作LED
执行下面操作命令：
[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 |
使用按键来控制LED
[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_imx6u [root@qemu_imx6ul:~/button_driver_qemu]# ./button_led_test |
读写I2C EEPROM AT24C02
已经实现了对I2C设备AT24C02的模拟：AT24C02芯片工作原理 - OFweek电子工程网
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：
// 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 |
绿色表示读，红色表示写操作
3. 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。
3.1 代码下载
类别 | 国外 | 国内 |
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 |
这里下载国内服务器上放的，所有的代码
//安装repo sudo apt-get install repo book@100ask:~$ mkdir -p 100ask_imx6ull-qemu && cd 100ask_imx6ull-qemu book@100ask:~/100ask_imx6ull-qemu$ repo init -u https://e.coding.net/weidongshan/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 |
3.2 内核及设备树编译
在~/.bashrc中添加环境变量：
export ARCH=arm export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- export PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-qemu/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin |
100ask_imx6ull-qemu是代码下载的路径，如不一致需要修改
执行source .bashrc生效
编译内核及设备树，执行如下命令：
book@100ask:~/100ask_imx6ull-qemu$ 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 -j4 book@100ask:~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88$ make dtbs //编译设备树文件 |
编译成功后，可以得到如下文件：
arch/arm/boot/zImage // 内核 arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ul_qemu.dtb // 设备树 |
可以替换下载的ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system/imx6ull-system-image文件夹下的文件，之后运行就可以生效了。
3.3 文件系统修改
文件系统的位置在ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system/imx6ull-system-image/rootfs.img
Ubuntu下直接修改rootfs.img
sudo mount -o loop rootfs.img /mnt |
然后就可以在/mnt下面修改文件系统的内容了。
注意：修改完毕后，要执行以下命令：
sudo umount /mnt
3.4 其他：
开发qemu上的设备硬件程序，修改qemu代码，让qemu支持某个硬件，参考百闻网资料。4. linux内核使用qemu调试
4.1 gdb命令调试
1. 修改运行qemu的脚本加上 -s -S，会使嵌入式ARM Linux系统运行后等待GDB远程连入。
2. 然后在代码根目录，使用编译器对应的gdb进行调试命令为arm-linux-gnueabihf-gdb ./vmlinux
然后设置断点，打印值，例如：
4.2 vscode调试
1. 修改运行qemu的脚本加上 -s -S，会使嵌入式ARM Linux系统运行后等待GDB远程连入。
2. 用vscode打开linux根目录，就是有vmlinux文件的目录，新建launch.json文件
内容为：
{ // Use IntelliSense to learn about possible attributes. // Hover to view descriptions of existing attributes. // For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387 "version": "0.2.0", "configurations": [ { "name": "kernel debug", "type": "cppdbg", "request": "launch", "program": "${workspaceFolder}/vmlinux", "cwd": "${workspaceFolder}", "MIMode": "gdb", "miDebuggerPath":"arm-linux-gnueabihf-gdb", "miDebuggerServerAddress": ":1234" } ] } |
1. program：调试的符号文件
2. miDebuggerPath：gdb工具
3. miDebuggerServerAddress：ip和端口参数
然后在代码里面打断点：
然后按F5 启动调试就可以了
VS中的调试图标：
按钮1：运行/继续 F5，真正的一步一步运行
按钮2：单步跳过(又叫逐过程)F10，按语句单步执行。当有函数时，不会进入函数。
按钮3：单步调试（又叫逐语句）F11：当有函数时，点击这个按钮，会进入这个函数内。
按钮4：单步跳出⇧F11:如果有循环，点击该按钮，会执行到循环外面的语句。
按钮5：重启⇧⌘F5：
按钮5：停止⇧F5：
4.3 printk调试
printk（）这种方法很原始，但是一般可以解决工程中95%以上的问题。因此具体何时打印，以及打印什么东西，需要工程师逐步建立敏锐的嗅觉。加深对内核的认知，深入理解自己正在调试的模块，这才是快速解决问题的“王道”。工具只是一个辅助手段，无法代替工程师的思维。
后记：
Linux设备驱动知识很多，封面这个**马**的图片是一个书的封面，是驱动必看书，可以自己在网上找一个pdf书学习下，作为入门。配上韦东山的**qemu环境**和**左盟主**的驱动讲解，基本差不多了。 Talk is cheap，show me the code，后续会继续更新，纯干货分析，无广告，不打赏，欢迎分享给好友！：“那路谈OS与SoC嵌入式软件”，欢迎关注！
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