Qemu 简单应用

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Qemu简单示范

创建一个工作目录armv8easy。

mkdir armv8easy
cd armv8easy/
code .

给vscode安装相关ARM支持的汇编高亮插件。

创建start.S汇编文件，以及Makefile文件，launch.json。

.globl start
_start:
    mov x0,#1
    ldr w1,=0x778899
    add x0,x0,x1
    mrs x3,CurrentEl
reset_end:
    b reset_end

CC = aarch64-linux-gnu-gcc  # 定义变量 CC，指定使用 aarch64-linux-gnu-gcc 作为 C 编译器
LD = aarch64-linux-gnu-ld   # 定义变量 LD，指定使用 aarch64-linux-gnu-ld 作为链接器
CFLAGS = -g -O0 -nostdlib -nodefaultlibs  # 定义变量 CFLAGS，包含编译选项：-g 调试信息，-O0 无优化，-nostdlib 禁用标准库，-nodefaultlibs 禁用默认库
start: start.o  # 创建名为 start 的目标，依赖于 start.o 文件
    $(LD) -o $@ $^  # 使用 LD 变量指定的链接器，将所有依赖文件（$^，这里是 start.o）链接为可执行文件 $@
%.o: %.S  # 创建一个模式规则，用于生成 .o 文件（依赖于同名的 .S 汇编文件）
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@  # 使用 CC 变量指定的编译器和 CFLAGS 变量中的选项编译 .S 文件，并输出为 .o 文件
.PHONY: clean  # 声明一个伪目标 .PHONY，用来标记 clean 不是一个实际的文件名
clean:  # 创建名为 clean 的目标
    -rm start.o  # 使用 -rm 命令删除 start.o 文件，忽略文件不存在的错误
    -rm start    # 使用 -rm 命令删除 start 可执行文件，忽略文件不存在的错误

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "(gdb) 启动",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/start",
            "args": [],
            "stopAtEntry": true,
            "cwd": "${fileDirname}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            // 如果远程登入到linux 服务器上面，路径不用写 /user/bin/gdb-multiarch
            "miDebuggerPath": "gdb-multiarch",
            "miDebuggerServerAddress": "localhost:1234",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }
    ]
}

使用make进行构建。

发现缺少gcc-aarch64-linux-gnu，需要安装一下。

sudo apt-get update
sudo apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu

再次make成功了

接下来我们打开一个窗口运行这个命令，使用Qemu创建一个模拟器。

qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a57 -nographic -kernel start -S -s

按F5启动调试报错，找了一下/usr/bin/gdb-multiarch没有找到，所以需要安装。

sudo apt install gdb-multiarch -y

再次运行。

我们可以看到它是兼容x32位的，并且能将当前CPU异常级（Current Exception Level，CurrentEL）的值加载到寄存器 x3 中。
而gdb是达不到这一层的，会直接报错。

.globl start
_start:
    ldr x0,=0x11223344556677
    ldr w1,=0x11223344556677
    add x0,x0,x1
    mrs x3,CurrentEl
reset_end:
    b reset_end

通过bl跳转到的sum方法中，lr（x30）将会保存下一条mrs x3,CurrentEl的地址，当在ret执行后会将lr的地址赋值给pc。

.globl start
_start:
    ldr x0,=0x11223344556677
    ldr w1,=0x11223344556677
    add x0,x0,x1
    bl sum
    mrs x3,CurrentEl
reset_end:
    b reset_end
sum:
    mov x0,#0x33
    ret

xzr特殊寄存器，永远返回0。

sum:
    mov x0,#0x33
    mov x0,xzr
    ret

获取DAIF寄存器包含4个标志位，分别用于控制不同类型的中断。
获取SPSel寄存器用于选择当前栈指针。

DAIF值为0x3c0，D, A, I, F四个屏蔽位都为0，这意味着调试异常、同步错误中断、普通中断和快速中断都没有被屏蔽。当前SPSel为1，通常表示在内核模式下。