基于QEMU-aarch64学习UEFI(EDK2)-1环境搭建

Rayu_

已于 2023-05-04 20:17:40 修改

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分类专栏： UEFI 文章标签： docker UEFI EDK2 ARM QEMU

于 2023-03-24 13:31:42 首次发布

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本文档详细介绍了如何在QEMU-aarch64环境中搭建UEFI(EDK2)的学习环境，包括Ubuntu虚拟机安装、docker镜像导入、EDK2源码下载、容器创建与代码编译、运行QEMU_EFI.fd、VSCODE配置以及日常工作的流程。特别强调了处理不同项目和submodules的方法，提供了一种高效的学习和开发方案。

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基于QEMU-aarch64学习UEFI(EDK2)-1环境搭建

一、环境搭建

1、虚拟机Ubuntu系统安装

虚拟机安装Ubuntu系统，如20.04，安装完系统后sudo apt-get install qemu*，用于安装qemu-system-aarch64应用程序。

2、docker镜像导入

系统安装完成后，如果没有docker请手动安装，安装完成后，输入以下命令，查看docker的容器和镜像，暂时是没有任何东西的。

下面导入我们之前编译的一个docker镜像，镜像包含了EDK2编译所需的软件。

导入我们的镜像，docker load -i rayuuu-edk2.tar
或者docker pull rayuuu/edk2:v1

在这里插入图片描述

导入完成，docker images命令可以看到我们刚刚导入的镜像。

docker镜像导入到这里，说明我们的软件环境已经搭建完成。

3、下载EDK2源码

软件环境搭建完成，下面开始下载源码,如果github下载速度慢，建议同步仓库到gitee上面再进行下载。。

git clone https://github.com/tianocore/edk2.git

在这里插入图片描述

下载完成后，我们继续克隆其他的仓库，如：edk2-platforms,edk2-libc,uefi-tools等仓库，命令如下：

git clone https://github.com/tianocore/edk2.git
git clone https://github.com/tianocore/edk2-platforms.git
git clone https://github.com/tianocore/edk2-libc.git
git clone https://github.com/tianocore/edk2-non-osi.git
git clone https://git.linaro.org/uefi/uefi-tools.git

在这里插入图片描述

克隆完成后，我们进入edk2，同步submodule。

cd edk2
git submodule update --init

然后checkout一个稳定的分支，如edk2-stable202208。

git checkout -b edk2-rayu-202208 edk2-stable202208

在这里插入图片描述

4、容器创建和代码编译

4.1 容器创建

源码下载完成后，使用我们第二步导入的docker镜像，创建一个容器，开始尝试编译代码。

#docker run -h uefi --name uefistudy -p 2022:22 --privileged=true -v /work/study/uefistudy/edk2-202208:/data -it rayuuu/edk2:v1 bash
##命令解析如下：
docker run -h uefi \  #设置主机名称为uefi
--name uefistudy \  #设置容器名称为uefistudy
-p 2022:22 \  #端口映射，容器22端口映射到主机2022端口 docker不建议使用ssh，所以不用映射
端口
--privileged=true \  #使container内的root拥有真正的root权限
-v /work/study/uefistudy/edk2-202208:/data \   #数据映射，将主机work目录映射到容器data目录，可根据实际情况修改。
-it rayuuu/edk2:v1 bash

在这里插入图片描述

输入以上命令后，发现成功进入容器。

进入容器/data目录，查看我们映射的文件，已经存在。

在这里插入图片描述

4.2 代码编译

容器创建完成，下面开始编译QEMU，我们通过uefi-tools，首先配置uefi-tools工具。

编辑uefi-tools/edk2-build.sh，添加对应的路径。

在这里插入图片描述

然后使用该命令编译。

# armvirtqemu64是platforms名字
./uefi-tools/edk2-build.sh armvirtqemu64  -b DEBUG

提示没有权限。

在这里插入图片描述

输入命令sudo chmod a+rw /data，然后重新编译。

./uefi-tools/edk2-build.sh -b DEBUG armvirtqemu64

在这里插入图片描述

编译还是报错，退出，删掉容器，重新创建一个容器，以root用户登录。

docker run -h uefi --name uefistudy -p 2022:22 --privileged=true -uroot -v /work/study/uefistudy/edk2-202208:/home/edk2/src -it rayuuu/edk2:v1 bash

映射到/home/edk2/src路径，以root用户登录，重新编译，可以通过。

在这里插入图片描述

git status如果出现大量的修改，而且提示：

$ git diff code.c

old mode 100644

new mode 100755

那么使用命令：git config core.filemode false修改，此命令只针对当前仓库有效。

5、运行QEMU_EFI.fd

编译通过后，我们在Ubuntu系统下使用QEMU加载uefi固件。

在这里插入图片描述

在docker容器内，固件路径是/home/edk2/src/Build/ArmVirtQemu-AARCH64/DEBUG_GCC5/FV/QEMU_EFI.fd，那么在Ubuntu系统下的路径为/work/study/uefistudy/edk2-202208/Build/ArmVirtQemu-AARCH64/DEBUG_GCC5/FV/QEMU_EFI.fd

#qemu命令
qemu-system-aarch64 -machine virt,kernel_irqchip=on,gic-version=3 -cpu cortex-a57 -m 1G  \
 -device virtio-gpu-pci \
 -drive file=fat:rw:./filedir/,media=disk,if=virtio,format=raw -nodefaults  -device qemu-xhci -device usb-kbd \
 -bios `pwd`/Build/ArmVirtQemu-AARCH64/DEBUG_GCC5/FV/QEMU_EFI.fd \
 -serial stdio

上面命令使用qemu-system-aarch64程序，加载固件，将filedir文件夹映射到qemu中，实现文件共享。

我们使用上面命令运行我们刚刚编译的QEMU_EFI.fd，效果如下。

在这里插入图片描述

其中fs0:就是我们的filedir文件夹。

我们输入fs0:可以进入filedir查看文件。

在这里插入图片描述

其与我们在Ubuntu实际看到的文件一致。

在这里插入图片描述

6、VSCODE配置

我们这里以VSCODE为例，编辑代码，当然你也可以用vscode或者sublime代替。

在这里插入图片描述

这里推荐一个扩展，名字叫做edk2-vscode，对比sourceinsight可以实现FDF、DSC、DEC等文件跳转。

如果像*.dsc.inc，*.fdf.inc等文件无法识别的话，可以自己在"设置"->“文件”->"文件关联"中设置如下图：

将要识别的文件后缀名对应edk2_dsc，edk2_fdf。

在这里插入图片描述

这样查看代码就会自动变色了。

在这里插入图片描述

7、日常工作

参考：韦东山——《嵌入式Linux应用开发完全手册V3.0_韦东山全系列视频文档-IMX6ULL开发板.docx》

假设你已经创建了容器，那么在日常工作中，你每天打开电脑后，你需要做的就是这个命令：

docker  start ubuntu     # 启动ubuntu容器
docker exec  -it ubuntu  bash # 进入容器，开始工作，可以在多个命令行中执行这命令
#在Ubuntu下，要先执行start 命令，它会启动SSH、NFS等服务
#在Ubuntu下，执行exit退出容器
docker  stop  ubuntu     # 停止容器，下班回家

我们查看我们创建的容器，docker ps -a命令。

在这里插入图片描述

我们这里可以重新命名，把CONTAINER ID自定义命名。

docker rename 8b7cf92dbd2d edk2

所以后续，我们每天开机就是docker start edk2来启动容器，然后进入容器编译。

在这里插入图片描述

8、不同项目的处理方法

针对不同的项目，也可以创建不同的容器，映射对应的代码文件夹即可，比如我们有一个project2的项目名称，那么我们新建一个project2的文件夹，把代码解压至project2中。

在这里插入图片描述

然后同步远程仓库，

git checkout master
git pull origin master

在这里插入图片描述

这时我们想同步最新的edk2-stable202211版本，发现没有同步到本地。

我们使用命令git fetch --tags -f，把远程tag同步过来。

在这里插入图片描述

接着创建远程tag edk2-stable202211为本地分支edk2-rayu-202211。

命令如下：git checkout -b edk2-rayu-202211 edk2-stable202211

在这里插入图片描述

git log命令查看已经通过到最新的tag。

在这里插入图片描述

这样我们project2项目同步了最新的edk2-stable202211版本，我们下面创建project2的容器。

命令同之前创建容器一样，只是代码路径和端口不同：

docker run -h project2 --name project2 -p 2023:22 --privileged=true -uroot -v /work/study/project2/edk2-202211:/home/edk2/src -it rayuuu/edk2:v1 bash

在这里插入图片描述

进入容器，同样的编译方式，可以看到编译无问题。

9、submodules的处理

因为edk2里面包含了一些子模块，需要同步才能编译，上面演示是我已经把子模块下载完成了，同步到新的tag，我们需要再更新一次子模块。

由于网络原因，我把github的仓库导入到了gitee上面进行下载到本地，速度会快很多，下面是我的.gitmodules文件参考：

[submodule "CryptoPkg/Library/OpensslLib/openssl"]
     path = CryptoPkg/Library/OpensslLib/openssl
     url = https://gitee.com/rayu/openssl
 [submodule "SoftFloat"]
     path = ArmPkg/Library/ArmSoftFloatLib/berkeley-softfloat-3
     url = https://gitee.com/rayu/berkeley-softfloat-3.git
 [submodule "UnitTestFrameworkPkg/Library/CmockaLib/cmocka"]
     path = UnitTestFrameworkPkg/Library/CmockaLib/cmocka
     url = https://gitee.com/liuson945/edk2-cmocka.git
 [submodule "MdeModulePkg/Universal/RegularExpressionDxe/oniguruma"]
     path = MdeModulePkg/Universal/RegularExpressionDxe/oniguruma
     url = https://gitee.com/rayu/oniguruma
 [submodule "MdeModulePkg/Library/BrotliCustomDecompressLib/brotli"]
     path = MdeModulePkg/Library/BrotliCustomDecompressLib/brotli
     url = https://gitee.com/rayu/brotli
 [submodule "BaseTools/Source/C/BrotliCompress/brotli"]
     path = BaseTools/Source/C/BrotliCompress/brotli
     url = https://gitee.com/rayu/brotli
     ignore = untracked^M
 [submodule "RedfishPkg/Library/JsonLib/jansson"]
     path = RedfishPkg/Library/JsonLib/jansson
     url = https://gitee.com/jiego/jansson

而我对比最新的tag，即202211版本又新增了一个子模块，名称为googletest。

在gitee上面搜索，发现有别人也同步了这个名为googletest的仓库，那么我参考修改一下，下面是最终的.gitmodules文件。

[submodule "CryptoPkg/Library/OpensslLib/openssl"]
    path = CryptoPkg/Library/OpensslLib/openssl
    url = https://gitee.com/rayu/openssl
[submodule "SoftFloat"]
    path = ArmPkg/Library/ArmSoftFloatLib/berkeley-softfloat-3
    url = https://gitee.com/rayu/berkeley-softfloat-3.git
[submodule "UnitTestFrameworkPkg/Library/CmockaLib/cmocka"]
    path = UnitTestFrameworkPkg/Library/CmockaLib/cmocka
    url = https://gitee.com/liuson945/edk2-cmocka.git
[submodule "MdeModulePkg/Universal/RegularExpressionDxe/oniguruma"]
    path = MdeModulePkg/Universal/RegularExpressionDxe/oniguruma
    url = https://gitee.com/rayu/oniguruma
[submodule "MdeModulePkg/Library/BrotliCustomDecompressLib/brotli"]
    path = MdeModulePkg/Library/BrotliCustomDecompressLib/brotli
    url = https://gitee.com/rayu/brotli
[submodule "BaseTools/Source/C/BrotliCompress/brotli"]
    path = BaseTools/Source/C/BrotliCompress/brotli
    url = https://gitee.com/rayu/brotli
    ignore = untracked
[submodule "RedfishPkg/Library/JsonLib/jansson"]
    path = RedfishPkg/Library/JsonLib/jansson
    url = https://gitee.com/jiego/jansson
 [submodule "UnitTestFrameworkPkg/Library/GoogleTestLib/googletest"]
    path = UnitTestFrameworkPkg/Library/GoogleTestLib/googletest
    url = https://gitee.com/zqx5449/googletest.git

然后更新子模块，命令git submodule update --init

在这里插入图片描述

10、Ubuntu安装软件环境

如果不想使用docker导入镜像的方式编译软件，那么可以在Ubuntu系统里面安装官方参考，使用apt-get命令安装。

比如：

sudo apt-get install -y bison build-essential uuid-dev iasl git gcc-5 nasm python3-distutils gcc-aarch64-linux-gnu

至此，我们在docker下编译EDK2环境已经搭建完成，后续进行程序开发学习。