🔨 整理中 · 这一篇讲用 QEMU 模拟嵌入式板——比 05 QEMU 首次启动 更深入:-M 选机型、-cpu 选 CPU、-dtb 传设备树、加外设(串口/网/盘),以及"virt 机型为什么是嵌入式学习首选"。本站 scripts/qemu-run.sh 就是这套的封装。

做什么

05 QEMU 启动 里我们用 QEMU virt 机型跑了 ARM64 内核 + BusyBox。但 QEMU 能模拟的板子远不止 virt——它能模拟真实存在的硬件板(vexpress、raspi3b、riscv-virt、xilinx-zynq 等),每块"板"有特定的 CPU、内存布局、外设(串口/网卡/磁盘控制器/中断控制器)。开发嵌入式时,手头没真板,QEMU 模拟一块足够接近的板子就能开发/调试。这一篇讲怎么选机型、配外设、传设备树,以及为什么本站学习环境固定用 virt。

要了解什么

一、QEMU 机型(-M)

qemu-system-aarch64 -M <machine> 选要模拟的板。ARM64 常用:

• virt:QEMU 的"通用 ARM64 虚拟机"——不对应任何真实板,但外设简单规范(PL011 串口/GIC 中断控制器/virtio 设备),是学习/开发的首选(本站就用它)。它支持任意 CPU 核数、大内存,设备树由 QEMU 自动生成。
• raspi3b/raspi4b:树莓派 3/4,Broadcom SoC,可跑树莓派官方内核/用户态。
• xilinx-zynq-a9:Xilinx Zynq(ARM32 + FPGA),工业/嵌入式常见。
• vexpress-a9/vexpress-a15:ARM Versatile Express,老牌开发板,LDD3/很多教程用它。

-M help 列全部。选机型取决于目标——学 ARM64 内核通用机制用 virt 最省心;要复现某块真板的行为用对应机型。

二、CPU(-cpu)+ SMP(-smp)+ 内存(-m)

• -cpu cortex-a53/cortex-a72/cortex-a76/max:选 CPU 型号(max = 启用所有该架构特性,开发常用)。
• -smp 4:4 核(测 SMP 调度/负载均衡用,sched-load-balance)。
• -m 1G:1GB 内存。

三、外设:串口/网络/磁盘/设备树

• 串口:-serial mon:stdio(串口接终端,本站常用)、-nographic(纯串口,无图形窗口)。
• 网络:-netdev user,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0(user 模式 NAT 网络 + virtio 网卡,Guest 能 ping 出去)。
• 磁盘:-drive file=disk.img,if=virtio,format=raw(virtio-blk 磁盘,跑 ext4 等)。
• 设备树:virt 机型的设备树由 QEMU 自动生成;要用自定义设备树(加自定义节点,关联 drv-dts),-machine virt,dumpdtb=virt.dtb 导出 → dtc 反编译改 → -machine virt,dtb=virt.dtb 传回。
• GDB 调试:-s -S(开 gdbserver + 启动暂停,关联 06 gdb)。

四、为什么本站用 virt 机型

virt 的优势:外设规范简单(不模拟某真实芯片的怪癖)、设备树自动生成、virtio 设备性能好(不依赖真实硬件驱动)、CPU/内存/SMP 可任意配。对学内核机制(调度/mm/fs/驱动框架)来说,virt 够用且省心——不用和某块真实板的硬件特性纠缠。只有当你研究"某 SoC 的特定硬件"(如树莓派的 GPU、Zynq 的 FPGA)时,才换对应机型。本站 scripts/qemu-run.sh 封装了 virt 机型的标准启动参数。

动手试试

1. qemu-system-aarch64 -M help 看所有 ARM64 机型;-cpu help 看 CPU 型号
2. -smp 4 -m 2G 启动 4 核 2G 的 virt,Guest 里 nproc/free -h 确认
3. -machine virt,dumpdtb=virt.dtb 导出设备树,dtc -I dtb -O dts virt.dtb 反编译看结构(关联 drv-dts)
4. 加 virtio-blk 磁盘(-drive file=disk.img,if=virtio)、virtio-net(-device virtio-net-device),Guest 里 fdisk -l/ip link 验证
5. 思考题:学内核机制用 virt 机型,为什么不直接模拟某块真实板?(提示:外设简单 + 可任意配 + 不被硬件怪癖分心)

延伸阅读

• 关联本站:05 QEMU 首次启动 基础、06 gdb 调试 -s -S、drv-dts 设备树;本站 scripts/qemu-run.sh 是 virt 机型的封装参考。
• 外部:QEMU 文档 qemu.1/docs/system/arm/virt.rst;-machine virt,dumpdtb 是 6.x 起的标准设备树导出法。