武汉市网站建设_网站建设公司_营销型网站_seo优化

QEMU模拟ARM裸机实验

一、概述

• Ubuntu上安装QEMU
• Ubuntu上安装GNU交叉编译GCC工具链
• 编写简单汇编源代码，编译链接生成可执行文件，生成ARM裸机可执行二进制文件
• 启动QEMU模拟ARM裸机执行二进制文件

二、QEMU安装

• 系统环境: Ubuntu22.04
• QEMU版本: 10.2.0
• QEMU源码下载地址: https://www.qemu.org/download/#source

下载源码

wget https://download.qemu.org/qemu-10.2.0-rc4.tar.xz
tar xvJf qemu-10.2.0-rc4.tar.xz
cd qemu-10.2.0-rc4

指定安装目录

./configure --prefix /usr/local/bin/

编译

make -j4

安装

make install

配置环境变量

vim ~/.bashrcexport PATH=$PATH:/usr/local/bin/source ~/.bashrc

检查安装

qemu-system-arm --version

QEMU emulator version 10.1.94
Copyright (c) 2003-2025 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

三、GNU交叉编译GCC安装

• 系统环境: Ubuntu22.04
• ARM GCC版本: 15.2
• ARM GCC下载地址: https://developer.arm.com/downloads/-/arm-gnu-toolchain-downloads

下载工具

wget https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/gnu/15.2.rel1/binrel/arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-arm-none-eabi.tar.xz

选择存放路径

sudo mkdir -p /usr/local/arm-none-gnu-toolchain
tar xvjf arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-arm-none-eabi.tar.xz -C /usr/local/arm-none-gnu-toolchain

配置环境变量

vim ~/.bashrcexport PATH=$PATH:/usr/local/arm-none-gnu-toolchain/arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-arm-none-eabi/binsource ~/.bashrc

检查安装

arm-none-eabi-gcc --version

arm-none-eabi-gcc (Arm GNU Toolchain 15.2.Rel1 (Build arm-15.86)) 15.2.1 20251203
Copyright (C) 2025 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

四、简单汇编程序

1 源代码

编写汇编源代码文件1.s

.text.global _start_start: mov r0, #10mov r1, #32add r2, r0, r1sub r3, r1, r0mov r4, #0loop:   b loop.end

2 汇编

arm-none-eabi-as -g -mcpu=arm9e -o 1.o 1.s

• -mcpu : 指定目标cpu系列，用于限制使用对应指令集
  • ARM9E 是 ARM9 系列的一类CPU类别
    • 基于 ARMv5TE 架构
    • 增加 增强 DSP 指令（E）
    • 支持 ARM + Thumb 指令
    • CPU 型号：ARM926EJ-S、ARM946E-S 等属于 ARM9E 系列

3 链接

arm-none-eabi-ld -Ttext=0x00 -o 1.elf 1.o

• -Ttext : 指定 .text 段在物理内存的起始地址

4 格式转换

arm-none-eabi-objcopy -O binary 1.elf 1.bin

• -O binary : 输出格式为二进制

五、QEMU模拟CPU执行程序

sudo qemu-system-arm \ -M none \ -cpu arm926 \ -nographic \ -device loader,file=1.bin,addr=0x00 \ -m 128 \ -S -s

• -M none : 不选择开发板，仅模拟CPU和RAM
• -cpu arm926 : 选择模拟CPU模型
  • QEMU 会模拟 ARM926EJ-S 这一款 ARM 内核
• -nographic : 无图形化界面，使用终端
• -device loader,file=1.bin,addr=0x00 :
  • -device : 选择使用设备
    • loader : 一种虚拟设备，用于把任意二进制文件直接加载到模拟RAM
    • file : 指定二进制文件路径
    • addr : 指定加载到RAM地址
• -m 128 : 分配可用RAM大小
  • 默认单位 MB（兆字节）
• -S : 上电后暂停
• -s : 开启GDB远程调试端口(tcp:1234)
  • 等价于 -gdb tcp::1234

六、GDB调试

启动GDB调试工具，打开待调试可执行文件

arm-none-eabi-gdb 1.elf

连接QEMU中gdb调试服务

(gdb) target remote:1234

• QEMU 执行的实际上是 内存里的 bin，GDB 用 ELF 提供符号解析，桥接地址和源代码

查看寄存器状态

(gdb) info registers

单步执行

(gdb) stepi