使用 QEMU aarch64 为树莓派 4 模拟 UART

Question

我按照 https://github.com/s-matyukevich/raspberry-pi-os/blob/master/docs/lesson01/rpi-os.md 为树莓派运行我的第一个 aarch64 内核。我构建了它并将

kernel8.img

放入从 https://downloads.raspberrypi.com/raspios_full_arm64/images/raspios_full_arm64-2024-07-04/获取的图像中。

为了运行 QEMU，我使用了以下命令：

emu-system-aarch64 \
        -machine raspi4b \
        -cpu cortex-a72 \
        -smp 4 -m 2G \
        -dtb bcm2711-rpi-4-b.dtb \
        -drive format=raw,file=2024-07-04-raspios-bookworm-arm64-full.img

在QEMU中我只看到黑屏，我用谷歌搜索并发现Qemu裸机仿真 - 如何查看UART输出？，实际上

-semihosting --semihosting-config enable=on,target=native

和

-serial mon:stdio

都不适合我，屏幕仍然是黑色的。

我也尝试过命令：

qemu-system-aarch64 -M raspi4b \
    -display none \
    -serial null \
    -serial stdio \
    -kernel kernel8.img

来自如何在 Qemu (raspi3b) 中的 miniUART 中打印某些内容？，这也不起作用。我认为代码是有效的，因为我没有更改它，实际上是从 github 克隆的。

在

gdb

中，我可以看到 QEMU 执行指令，但是当我将

-kernel

选项与原始二进制文件一起使用时，QEMU 甚至没有开始执行

kernel_main

它在两者之间的某个地方丢失了自己。虽然当我使用 ELF 二进制文件时，它开始执行

kernel_main

但在

uart_send

中使用第一个字符 (

H

) 循环，并且控制台中没有任何反应，当我使用

-sd

选项启动它时也会发生同样的情况。

UPD1：

我发现，如果我使用

-sd

选项启动它（内核被复制到映像中），它会在 UART 初始化

put32(AUX_MU_IER_REG,0);

上循环，其中

AUX_MU_IER_REG = PBASE+0x00215044

和

PBASE = 0x3F000000

，我不知道为什么会发生这种情况。

UPD2：

嗯，我发现辅助寄存器和 GPIO 寄存器的寄存器基址和偏移量对于

raspi4b

和

raspi3b

是不同的，因此上面链接的代码预计不会在

raspi4b

上运行。 如果我使用

raspi3b

，此代码仍然会输出相同的内容，所以我仍然不知道为什么这不起作用。我错过了输出，上面链接的代码实际上适用于

raspi3b

，所以剩下的问题是采用代码

raspi4b

.

附注：

QEMU版本：

$ qemu-system-aarch64 --version
QEMU emulator version 9.0.2
Copyright (c) 2003-2024 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

上面的命令有什么问题？如何检查 QEMU 是否模拟 UART 以及如何检查其输出？

P.S2.：我不想要

-machine virt

，因为它是通用的，我想完全模仿

-machine raspi4b

。

Answer 1

尝试添加

-append "earlycon=pl011,mmio32,0xfe201000 console=ttyAMA0,115200"

qemu-system-aarch64 --version
QEMU emulator version 9.0.50 (v9.0.0-265-gfd87be1dad)
Copyright (c) 2003-2024 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

qemu-system-aarch64 -M raspi4b -serial mon:stdio -nographic -kernel kernel8.img -dtb bcm2711-rpi-4-b.dtb -append "earlycon=pl011,mmio32,0xfe201000 console=ttyAMA0,115200"

[    0.000000] Booting Linux on physical CPU 0x0000000000 [0x410fd083]
[    0.000000] Linux version 6.6.44-v8+ (dom@buildbot) (aarch64-linux-gnu-gcc (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04) 11.4.0, GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.38) #1790 SMP PREEMPT Mon Aug  5 16:07:01 BST 2024
[    0.000000] KASLR disabled due to lack of seed
[    0.000000] Machine model: Raspberry Pi 4 Model B
[    0.000000] earlycon: pl11 at MMIO32 0x00000000fe201000 (options '')
[    0.000000] printk: bootconsole [pl11] enabled
[    0.000000] efi: UEFI not found.
[    0.000000] Reserved memory: created CMA memory pool at 0x000000002c000000, size 64 MiB
[    0.000000] OF: reserved mem: initialized node linux,cma, compatible id shared-dma-pool
[    0.000000] OF: reserved mem: 0x000000002c000000..0x000000002fffffff (65536 KiB) map reusable linux,cma
[    0.000000] Zone ranges:
[    0.000000]   DMA      [mem 0x0000000000000000-0x000000003bffffff]
[    0.000000]   DMA32    empty
[    0.000000]   Normal   empty
...
[    3.679878] Memory Limit: none
[    3.680988] ---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0) ]---