如何在 QEMU 上模拟 Raspberry Pi 2？

Question

前段时间我仿效了this article的树莓派，但是这种做法有几个问题：

1. 速度很慢。
2. 显示解决方案限制为 800x600。
3. 您不能模拟超过 256mb 的内存。

此外，Qemu 中没有新的 Broadcom BCM2836 或任何其他基于 arm7 的 cpu 的仿真。但是，有几个原因可以说明为什么模拟 Raspberry Pi 会很有趣。因此，我对任何能够推动我朝着正确方向前进的提示感兴趣，以使用 Qemu 或 Linux 下的任何其他仿真软件获得可工作的 Raspberry Pi 2 仿真。

Answer 1

Ubuntu 16.04，QEMU 2.9.0 -M raspi2，Raspbian 2016-05-27，香草内核

1. 从源代码编译 QEMU 2.9.0：

   sudo apt-get build-dep qemu-system-arm
   git clone --recursive git://git.qemu-project.org/qemu.git
   cd qemu
   git checkout v2.9.0
   ./configure
   make `nproc`
   

2. 下载图像并从中提取内核和dts：

   1. 下载图片并解压：

      wget http://downloads.raspberrypi.org/raspbian/images/raspbian-2016-05-31/2016-05-27-raspbian-jessie.zip
      unzip 2016-05-27-raspbian-jessie.zip
      

   2. 挂载分区的第二个镜像。最简单的方法是：

      sudo losetup -f --show -P 2016-05-27-raspbian-jessie.img
      

      这仅适用于 Ubuntu 16.04 上的最新 losetup，其他方法位于：https://askubuntu.com/questions/69363/mount-single-partition-from-image-of-entire-disk-device/496576#496576

      这会打印一个循环设备，例如：

      /dev/loop0
      

      所以我们这样做：

      sudo mkdir /mnt/rpi
      sudo mount /dev/loop0p1 /mnt/rpi
      cp /mnt/rpi/kernel7.img .
      cp /mnt/rpi/bcm2709-rpi-2-b.dtb .
      sudo umount /mnt/rpi
      sudo losetup -d /dev/loop0
      

3. 运行：

   ./arm-softmmu/qemu-system-arm \
       -M raspi2 \
       -append "rw earlyprintk loglevel=8 console=ttyAMA0,115200 dwc_otg.lpm_enable=0 root=/dev/mmcblk0p2" \
       -cpu arm1176 \
       -dtb bcm2709-rpi-2-b.dtb \
       -sd 2016-05-27-raspbian-jessie.img \
       -kernel kernel7.img \
       -m 1G \
       -smp 4 \
       -serial stdio \
   ;
   

然后您可以在主机终端上显示的终端上登录。

当前限制：

• -M raspi2 是在 QEMU 2.6.0 中添加的，而 Ubuntu 16.04 只有 QEMU 2.5.0，所以我们必须从源代码编译 QEMU。但这并不难。
• GUI 显示但没有响应鼠标/键盘，在 SDL 和 VNC 上测试。但是 CLI 可以完美运行。所以你还不如使用现在已经转到 GUI 的 Lite 映像。
• 没有网络

Ubuntu 16.04、QEMU 2.5.0、Raspbian 2016-05-27、修改内核

此方法使用 Ubuntu 16.04 的 QEMU 2.5.0 上的 -M versatilepb。

缺点是你必须下载修改过的内核（见https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/47124/emulating-with-qemu-why-the-extra-kernel），并修改镜像，所以它不太能代表真实系统。

1. 下载：https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel/blob/36ede073f4ccb64f60200ede36c231afe9502070/kernel-qemu-4.4.12-jessie

   我们选择4.4.12，因为那是 Raspbian 映像中的内核版本。

   在存储库中描述了生成该内核 blob 的过程：https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel/tree/36ede073f4ccb64f60200ede36c231afe9502070/tools

   为什么需要这个额外的内核映像：https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/47124/emulating-with-qemu-why-the-extra-kernel

2. 修改 Raspbian 映像，如：https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel/wiki/Emulating-Jessie-image-with-4.x.xx-kernel/0068f0c21d942b0f331e18014ff8e22c20cada5c

   总结：

   1. 像我们为 -M raspi2 所做的那样安装映像，但使用第二个分区而不是第一个：

      sudo mount /dev/loop0p2 /mnt/rpi
      

   2. 编辑图片：

      # Comment out the line present there with #
      sudo vim /mnt/rpi/etc/ld.so.preload
      # Comment out the lines of type: "/dev/mmcblk*"
      sudo vim /mnt/rpi/etc/fstab
      

3. 运行：

   sudo apt-get install qemu-system-arm
   qemu-system-arm \
       -kernel kernel-qemu-4.4.12-jessie \
       -cpu arm1176 \
       -m 256 \
       -M versatilepb \
       -no-reboot \
       -serial stdio \
       -append "root=/dev/sda2 panic=1 rootfstype=ext4 rw" \
       -hda 2016-05-27-raspbian-jessie.img
   

[失败] Ubuntu 17.04，QEMU 2.8.0 -M raspi2，Raspbian 2016-05-27，香草内核

在这个较新的 Ubuntu 上，QEMU 2.8.0 是默认的，所以我们不需要为 -M raspi2 从源代码编译 QEMU。但是，2.8.0 在启动后挂起消息：

Console: switching to colour frame buffer device 100x30

这表明-M raspi2 仍然不稳定。

[失败] Ubuntu 16.04，QEMU 2.9.0 -M raspi2，Raspbian 2017-08-16，香草内核

在这个较新的映像上，使用与 2016-05-27 相同的方法，内核在启动时出现恐慌：

Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:
...
[    4.138114] ---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

TODO: sschoof mentions rootdelay=1 解决了这个问题，我必须尝试一下。

bztsrc/raspi3-tutorialQEMU 上的 RPI3 裸机

https://github.com/bztsrc/raspi3-tutorial 是一组很好的示例，仅适用于 QEMU，超快速入门：https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/34733/how-to-do-qemu-emulation-for-bare-metal-raspberry-pi-images/85135#85135

Answer 2

如果您喜欢构建 qemu，可以在此处找到对 pi2 系统仿真的支持：https://github.com/0xabu/qemu。它不是特别快，并且设备模拟不完整，但您可以调整 RAM 和帧缓冲区的大小。

https://github.com/0xabu/qemu/wiki末尾有启动Raspbian的简要说明

Answer 3

如果你想运行 Raspberry Pi 2 构建机器人或类似的东西，你应该看看 running Qemu in user/static mode。我在虚拟机中使用 Linux 进行了尝试，与 Qemu 系统仿真相比，它相当快。不幸的是，它只模拟 CPU，因此您无法测试游戏或 Wayland/Weston。

使用这种方法，我能够在大约一个小时内为我的 Pi 2 构建内核。