C1-Ultra FVP调试并运行Linux kernel全程记录,硬核演示如何解决启动问题

最近使用C1-Ultra FVP来研究Linux kernel时遇到了不少问题，不过借助于强大的ARM Development Studio逐一解决了所有问题，为后续源码级研究kernel搭建了一个完美的环境，本文记录了我在解决这些问题的所有步骤，非常具有指导作用！

使用boot-wrapper-aarch64作为bootloader

为什么使用boot-wrapper-aarch64，因为我这里只关注Linux内核，所以没必要跑完整的软件栈，使用boot-wrapper-aarch64启动Linux比较快捷，且boot-wrapper-aarch64简单易懂，对于理解arm64 Linux启动流程已经足够了。

编译内核

如果你是windows环境，编译内核需要Linux环境，可以使用虚拟机或者wsl2，我这里使用的是wsl2 注意，后面下载内核，编译代码都在Linux环境上进行的

下载内核

这里使用的内核版本为6.19.3，也是我当时研究时的最新版本，不过此时已经不是最新版本了，理论上你使用当前最新版本也没啥问题

使用国内镜像源下载linux-6.19.3：

wget https://mirrors.ustc.edu.cn/kernel.org/linux/kernel/v6.x/linux-6.19.3.tar.xz

配置及编译内核

tar xf linux-6.19.3.tar.xz cd linux-6.19.3 make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- defconfig make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- menuconfig

Kernel hacking

[*] Kernel debugging

[*]   Miscellaneous debug code

  Compile-time checks and compiler options  --->

        Debug information (Rely on the toolchain's implicit default DWARF version)  --->

    [ ] Reduce debugging information //这个不要勾选

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- -j12

编译rootfs

wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2025.11.2.tar.xz
tar xf buildroot-2025.11.2.tar.xz
cd buildroot-2025.11.2
make menuconfig //进行arm64架构，编译器等的配置
make

不过需要注意的就是编译过程中会下载一些包，可能较慢，可以使用我提供的编译过的源码包，省去下载步骤

这里补充一下配置内容：

目标架构：

外部编译器：

文件系统格式：

基本上配置这些内容就够了，编译完成，一个简单的rootfs就制作好了，在buildroot-2025.11.2/output/images路径下

编译boot-wrapper-aarch64

clone boot-wrapper-aarch64代码：

git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mark/boot-wrapper-aarch64.git
cd boot-wrapper-aarch64
cat README
Linux boot wrapper with FDT support
===================================

To get started:

$ autoreconf -i
$ ./configure --host=<toolchain-triplet> --with-kernel-dir=<kernel-dir> <other-options>
$ make

Where:
 - <toolchain-triplet>: this is something like aarch64-linux-gnu
 - <kernel-dir>: the directory containing a pre-built aarch64 kernel
   and its sources.
 - <other-options>: see ./configure -h for a list of other options.

配置及编译

更多configure参数，可以使用如下命令查看：

configure -h

完整的配置及编译命令如下：注意下面configure命令的参数，内核和dtb路径改成你自己的

autoreconf -i
./configure --host=aarch64-none-linux-gnu --enable-psci --enable-gicv3 --with-kernel-dir=/home/coolloser/arm64_linux/linux-6.19.3 --with-dtb=/home/coolloser/arm64_linux/linux-6.19.3/arch/arm64/boot/dts/arm/foundation-v8-gicv3-psci.dtb --with-initrd=/home/coolloser/arm64_linux/buildroot-2025.11.2/output/images/rootfs.cpio --with-cmdline="rdinit=/linuxrc console=ttyAMA0"
make -j12

设置ADS

导入源码

打开ads 2025.1后，先导入源码，由于我使用的是wsl2，所以先将wsl2映射到本地的一个盘符，如下图所示，在文件资源管理器中，右键wsl2的目录，选择映射网络驱动器：

点击完成即可：

现在可以在ads中导入源码了，点击File->Import：

选择General->Projects from Folder or Archive，然后next

之后将Search for nested projects取消勾选，因为我们要导入Linux源码，这里不取消勾选，待会check的会很慢，然后点击Directory:

选择我们存放boot-wrapper-aarch64和linux-6.19.3的目录：

点击finish即可，导入之后如下：

创建debug launch

右键导入的工程，选择Debug As->Debug Configurations

右键Generic Arm C/C++ Application，选择New Configuration

选择C1 Ultra x4 FVP，注意在Arm FVP(Installed with Arm DS)中选择，名字随便起一个：

然后点击Files，在Application on host to download下点击Workspace，选择boot-wrapper-aarch64/linux-system.axf

点击Debugger，选择Debug from entry point

在Source search directory中点击Workspace，添加boot-wrapper-aarch64和linux-6.19.3路径

设置完成之后，点击Debug，这时候FVP就启动了，并且调试器连接FVP，下载程序，加载符号表等，一气呵成：

完成后的界面是这样的：

运行boot-wrapper-aarch64和Linux（解决无法启动问题）

运行之前需要开启Telnet：

经过以上准备工作，现在可以运行boot-wrapper-aarch64和Linux了 提前剧透一下，运行起来可没那么一帆风顺，不过我就喜欢遇到问题^_^

问题一

点击运行按钮即可运行程序 很不幸，第一步就没运行起来，幸运的是，给出了解决的提示，即需要给FVP添加bp.secure_memory=false参数，以解决TZC-400对DRAM的控制

现在我们根据提示给FVP添加bp.secure_memory=false参数： 先断开连接 然后右键这个launch，或者右键工程，选择Debug As->Debug Configurations，就跟我们创建这个launch时一样：

在Connection下，Model parametes中填入-C bp.secure_memory=false，然后点击Debug

现在又启动了，点击运行按钮，这下终于有log了：

问题二

不过，等等，为啥卡在这里了？这就需要我们进行调试了，看看卡在哪里了，为什么卡住了 经过我的一番debug，发现除了主cpu的id匹配上了，其他cpu的id未能匹配，所以其他cpu直接结束运行，改动很简单，修改内核中的设备树：

改完之后，重新编译设备树和boot-wrapper-aarch64，再次运行：

这次可以看到已经进入kernel了，但是kernel并没有运行起来，看来卡在kernel启动阶段了，至少boot-wrapper-aarch64已经运行完了

问题三

下面我们继续debug kernel，看看卡在哪里了，以及为什么卡住了 经过我的一番debug，终于找到原因了，是因为kernel运行在EL2N(因为VHE)，访问mpam寄存器时，trap到EL3了，解决起来也挺简单，在boot-wrapper-aarch64中添加几行代码将mpam使能，让低异常级别可以访问mpam相关的系统寄存器，就可以了：

问题四

再次运行，终于看到kernel的log了

可惜又卡死了，分析下来，发现调度器没运行起来，使用时间生成随机数时失败，且log前面的时间全是0，才明白过来 执行FVP_Base_C1-Ultra.exe --list-param命令，可以看到如下内容

bp.refcounter.non_arch_start_at_default默认是0，本身是需要firmware来使能的，也可以在fvp的参数中使能，我们在fvp的参数中添加-C bp.refcounter.non_arch_start_at_default=1 再次运行，终于运行起来了：