使用QEMU启动Versal VCK190 ACAP

本篇博文涵盖了有关使用 PetaLinux 命令行来对 Versal™ ACAP 的 PetaLinux BSP 运行 QEMU 的信息，并演示了 QEMU 支持的部分网络选项。

QEMU (Quick EMUlator) 是一种开源跨平台系统仿真器。它是一个可执行程序，可在 x86 Linux 或 Windows 操作系统上运行。

QEMU 可对整个系统进行仿真（通常它被称为访客），如赛灵思 ZCU102 或 VCK190 开发板。

仿真包括处理器、外设以及开发板上的其它硬件，支持您在虚拟化硬件上启动操作系统或其它应用。

要在虚拟化硬件中开发此类应用，只需使用物理硬件上所用的相同工具链即可。

QEMU 也可通过诸如 CAN、以太网和 USB 等接口来与主机进行交互，支持在访客机器中实时使用来自主机的现实世界数据。

赛灵思 QEMU 随 PetaLinux 和 Yocto 工具链一起分发，并与 SDK/Vitis 集成。

使用 PetaLinux 启动 QEMU

请确保根据 PetaLinux 用户指南 (UG1144) 中所述，安装在 Linux 主机上构建 PetaLinux 工程所需的所有 Linux 程序包。请参阅此文档的“Installation Steps”（安装步骤）部分，其中提供了所有必需的程序包，因此尤为重要。

此处所示的演示使用的是预构建的镜像，无须再构建 PetaLinux 工程。

基于 VCK190 BSP 创建工程的步骤 

 

$ source /settings.sh

 

注：对于基于 bash 的 shell，请选择 settings.sh，对于基于 C 语言的 shell，请选择 settings.csh。

 

$ petalinux-create -t project -s xilinx-vck190-v2020.2-final.bsp -n xilinx-qemu-first-run
$ cd xilinx-qemu-first-run
$ petalinux-build（如使用预构建镜像，则此步骤为可选）

 

下列步骤详述了如何使用 PetaLinux BSP 工程随附的 QEMU 预构建二进制文件来启动 VCK190 平台。

我们将使用下列命令随 U-Boot 和 Linux 内核一并启动 QEMU。

使用 QEMU 启动 U-boot： 

 

$ petalinux-boot --qemu --prebuilt 2

 

使用 QEMU 启动内核：

 

$ petalinux-boot --qemu --prebuilt 3

 

如果要在运行 petalinux-build 后启动构建的镜像，则所用 QEMU 命令行与此处所示不同，应遵循下述步骤进行操作：

构建 PetaLinux BSP 工程后，下一步是使用命令行生成 BOOT.BIN 二进制文件：

 

$ petalinux-package --boot --plm --psmfw --uboot --dtb --force

 

QEMU 启动直至完成 U-Boot 启动为止：

 

$ petalinux-boot --qemu --uboot

 

QEMU 启动直至完成 Linux 内核启动为止：

 

$ petalinux-boot --qemu --kernel

 

要退出仿真，请按 Ctrl+A，然后按 X。

下一节将侧重于讲解赛灵思 QEMU 所提供的基本网络功能及其测试方式。

QEMU 网络选项

QEMU 可对小型子网（或 LAN）进行仿真，包括 DHCP 服务器、网关和 DNS 服务器；即访问互联网所需的所有一切均可仿真。

启动 QEMU 并登录系统。使用 ifconfig 实用工具来将网络设置检出。

结果如下：

 

root@xilinx-vck190-2020_2:~# ifconfig

eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0A:35:00:22:01 

          inet addr:10.0.2.15  Bcast:10.0.2.255  Mask:255.255.255.0

          inet6 addr: fe80::20a:35ff:fe00:2201/64 Scope:Link

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:2 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:25 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:1000

          RX bytes:1152 (1.1 KiB)  TX bytes:4732 (4.6 KiB)

          Interrupt:30

 

lo        Link encap:Local Loopback 

          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0

          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host

          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1

          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:1000

          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

 

此处 eth0 是 PS GEM 以太网的接口。通过 RX 和 TX 字节计数可见，部分网络流量已累计。这可能是由于启动期间发生的 DHCP 采集所导致的。

以下列出了部分 QEMU 网络功能，并简要解释了其测试功能。

1. 测试网络：

我们可以正常使用此网络连接，与连接到主机网络时几乎相同。

例如，您可以从赛灵思 Github 仓库下载文件。

在 QEMU 上已启动的 Linux 内，输入以下命令：

 

root@xilinx-vck190-2020_2:~# wget https://github.com/Xilinx/qemu-devicetrees/archive/master.zip

 

输出应如下所示：

 

Connecting to codeload.github.com (192.30.255.120:443)

master.zip           100% |**********************************************************|  133k  0:00:00 ETA

 

这是从赛灵思公共 Github 仓库检索得到的 DTS 工程的源代码 tarball。您可使用 unzip 命令解压此文件。
注：从 QEMU 去 ping 主机是无效的。

2. QEMU 中的网络文件系统 (NFS) 装载

NFS 支持将任一设备上的某个目录与网络中其它设备共享。

预构建的 PetaLinux BSP 具有 rootfs 和 Linux 内核，可通过 NFS 选项加载。因此，NFS 无需进行重新构建或重新配置。以下是在 Linux 主机上使用 QEMU 设置 NFS 的简单步骤：

检查在主机上是否已安装 NFS 服务器

 

dpkg -l | grep nfs-kernel-server

 

如未安装，请使用以下命令进行安装：

 

sudo apt-get install nfs-kernel-server

 

NFS 服务器安装完成后，请添加要共享的本地目录。

以下示例显示了如何在 /etc/exports 文件的导出设置中添加 /home/test_nfs 目录：

对于此示例，我们将在 NFS 条目中添加“insecure”选项。

 

/home/test_nfs *(rw,sync,no_root_squash,insecure)

 

我们还可以为 NFS 服务器主机分配 IP 地址，替代以上命令中的 *。

 

$ sudo exportfs -ra

 

使用 petalinux-boot 启动 QEMU，如下所示：

 

$ petalinux-boot --qemu --prebuilt 3

 

QEMU 启动完成后，登录访客机。使用以下命令将主机 NFS 文件系统装载到 QEMU 下的 /tmp 目录中。

 

$ mount -o port=2049,nolock,proto=tcp :/home/test_nfs/  /tmp

 

要查找 host_ip，请使用 ifconfig 或类似的 IP 实用工具。

现在，我们可以在访客机的 /tmp 目录下看到共享的文件。

3. 使用 TFTP 进行文件传输

QEMU 具有内置 TFTP 功能，支持在访客机与主机之间轻松进行往来文件传输。

如果原先已运行 QEMU，请退出，在主机终端上，创建一个新目录，并在其中包含一个文件：

 

$ mkdir -p /home/${USER}/qemu-training-tftp$ echo "hello QEMU world" >> /home/${USER}/qemu-training-tftp/file.txt

 

此新目录中的 file.txt 将包含我们的“hello QEMU world”文本行。

QEMU 需要额外参数以建立到该目录的 TFTP 访问：-tftp /home/${USER}/qemu-training-tftp

如果使用的是 PetaLinux，请使用修改后的命令重新启动 QEMU：

 

$ petalinux-boot --qemu --prebuilt 3 --qemu-args "-tftp /home/${USER}/qemu-training-tftp"

 

这将覆盖新目录的默认 TFTP 目录设置。

从访客机发起的任何 TFTP 请求都将指向刚创建的此目录。

内置 TFTP 服务器 IP 为 10.0.2.2

 

root@xilinx-vck190-2020_2:~# tftp -g -r file.txt 10.0.2.2

 

对此文件执行 cat 命令，查看内容是否正确：

 

root@xilinx-vck190-2020_2:~# cat file.txt

 

4. 使用 SCP 进行文件传输

在主机与访客机之间可使用 scp 命令通过 SSH 来传输文件。

scp 语法如下：
$ scp

远程路径采用如下语法：
user@host:/path/to/file

例如，如果将文件从主机复制到访客机，则命令输出如下所示：

 

root@xilinx-vck190-2020_2:~#  scp <主机用户名>@<主机 IP>:/scratch/doc-example/myapp.elf .

 Host '<主机 IP>' is not in the trusted hosts file.

(ecdsa-sha2-nistp256 fingerprint sha1!! 18:7e:92:d0:33:ed:97:e7:cb:b2:f7:b1:5d:52:5f:a6:34:9a:97:f9)

Do you want to continue connecting? (y/n) y

komlodi@'s password:

myapp.elf                                                   100%   18KB  17.7KB/s   00:00

 

5. 通过 SSH 进入 QEMU

要通过 SSH 进入 QEMU，需要向 QEMU 传递其它实参。

例如，如果在 Versal ACAP 工程上使用 PetaLinux：

 

$ petalinux-boot --qemu --prebuilt 3 --qemu-args "-net nic,netdev=eth0 -netdev user,id=eth0,hostfwd=tcp::1114-:22 -net nic"

 

登录 QEMU 机器。

在主机终端内，运行以下所示命令以通过 SSH 访问 QEMU。

 

$ ssh -p 1114 root@localhost

 

审核编辑：汤梓红