はじめに

QEMU 9.0.0からRaspberry Pi 4がサポートされたので試してみました。

構成図

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| +-------------------------+ |
| | +---------------------+ | |
| | | +-----------------+ | | |
| | | | Raspberry Pi OS | | | |
| | | +-----------------+ | | |
| | | Rapsberry Pi 4      | | |
| | +---------------------+ | |
| | QEMU                    | |
| +-------------------------+ |
| Ubuntu Server               |
+-----------------------------+

各ソフトウェアのバージョン

Ubuntu Server

$ cat /etc/lsb-release 
DISTRIB_ID=Ubuntu
DISTRIB_RELEASE=20.04
DISTRIB_CODENAME=focal
DISTRIB_DESCRIPTION="Ubuntu 20.04.6 LTS"

QEMU

以下からソースコードをダウンロードし、ビルドしました。
- https://download.qemu.org/qemu-9.0.0.tar.xz

筆者の環境では、複数のバージョンのqemu-system-aarch64をインストールしているため、コマンド名の末尾にバージョンをつけています。

$ qemu-system-aarch64-9.0.0 --version 
QEMU emulator version 9.0.0
Copyright (c) 2003-2024 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

$ qemu-system-aarch64-9.0.0 -M help |grep raspi
raspi0               Raspberry Pi Zero (revision 1.2)
raspi1ap             Raspberry Pi A+ (revision 1.1)
raspi2b              Raspberry Pi 2B (revision 1.1)
raspi3ap             Raspberry Pi 3A+ (revision 1.0)
raspi3b              Raspberry Pi 3B (revision 1.2)
raspi4b              Raspberry Pi 4B (revision 1.5)

Rapsberry Pi OS

2020-08-20-raspios-buster-arm64

https://downloads.raspberrypi.org/raspios_arm64/images/raspios_arm64-2020-08-24/

2024-03-15-raspios-bookworm-arm64.imgでも後述の手順を試してみたのですが、起動処理が進まない事象が発生しています。

$ ./run.sh 
qemu-system-aarch64-9.0.0: warning: bcm2711 dtc: brcm,bcm2711-pcie has been disabled!
qemu-system-aarch64-9.0.0: warning: bcm2711 dtc: brcm,bcm2711-rng200 has been disabled!
qemu-system-aarch64-9.0.0: warning: bcm2711 dtc: brcm,bcm2711-thermal has been disabled!
qemu-system-aarch64-9.0.0: warning: bcm2711 dtc: brcm,bcm2711-genet-v5 has been disabled!
（以降、何も出力されない）

手順

Raspberry Pi用のファイルを保存するディレクトリ (e.g., /home/user/raspi4) を作成します。
```
mkdir -p /home/user/raspi4
```

Raspberry Pi OSのイメージをダウンロードします。

cd /home/user/raspi4

wget https://downloads.raspberrypi.org/raspios_arm64/images/raspios_arm64-2020-08-24/2020-08-20-raspios-buster-arm64.zip

ダウンロードしたファイルを解凍します。
```
unzip 2020-08-20-raspios-buster-arm64.zip
```
イメージファイル2020-08-20-raspios-buster-arm64.imgをループバックマウントします。
```
sudo losetup --show -fP 2020-08-20-raspios-buster-arm64.img
```
- ループバックマウントが成功すると、以下のようにデバイス名が表示されます。デバイス名は環境によって異なります。
```
/dev/loop6
```
上記デバイス上のパーティション/dev/loop6p1を任意のディレクトリ (e.g., /mnt/tmp) にマウントします。
```
sudo mkdir /mnt/tmp
```
```
sudo mount /dev/loop6p1 /mnt/tmp/
```

以下の2つのファイルを/hoem/user/raspi4にコピーします。

cp /mnt/tmp/bcm2711-rpi-4-b.dtb /home/user/raspi4

cp /mnt/tmp/kernel8.img /home/user/raspi4

該当のデバイスをアンマウントします。

sudo umount /mnt/tmp

sudo losetup -d /dev/loop6

仮想マシンを起動するためのシェルスクリプトrun.shを作成します。

cd /home/user/raspi4

touch run.sh

chmod +x run.sh

vim run.sh

qemu-system-aarch64-9.0.0 \
-m 2048 \
-M raspi4b \
-kernel kernel8.img \
-dtb bcm2711-rpi-4-b.dtb \
-drive format=raw,file=2020-08-20-raspios-buster-arm64.img \
-append "root=/dev/mmcblk1p2 rw rootwait rootfstype=ext4 console=ttyAMA0,115200 dwc_otg.lpm_enable=0 earlyprintk" \
-no-reboot \
-device usb-kbd \
-device usb-mouse \
-nographic

Raspberry Pi 3の時と異なり、デバイス名がroot=/dev/mmcblk1p2となっています。

run.shを実行してください。
```
./run.sh
```

Enjoy!

$ ./run.sh 
[    0.000000] Booting Linux on physical CPU 0x0000000000 [0x410fd083]
[    0.000000] Linux version 5.4.51-v8+ (dom@buildbot) (gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu/Linaro 5.4.0-6ubuntu1~16.04.9)) #1333 SMP PREEMPT Mon Aug 10 16:58:35 BST 2020
[    0.000000] Machine model: Raspberry Pi 4 Model B
(snip)

Debian GNU/Linux 10 raspberrypi ttyAMA0

raspberrypi login:

ユーザ名pi、パスワードraspberryでログインしてください。

さいごに

ネットワークがまだ使えない状態ですが、Raspberry Pi OSを起動することに成功しました。

https://wiki.qemu.org/ChangeLog/9.0
- raspi4b : the Raspberry Pi 4 Model B. Note that QEMU does not yet model PCI or ethernet; we hope to implement those devices for the next QEMU release.

なお、QEMU 9.1.0でも同様の手順を試しましたが、まだネットワークが使えないようです。

qemu-system-aarch64-9.1.0 \
-m 2048 \
-M raspi4b \
-kernel kernel8.img \
-dtb bcm2711-rpi-4-b.dtb \
-drive format=raw,file=2020-08-20-raspios-buster-arm64.img \
-append "root=/dev/mmcblk1p2 rw rootwait rootfstype=ext4 console=ttyAMA0,115200 dwc_otg.lpm_enable=0 earlyprintk" \
-no-reboot \
-usb \
-device usb-kbd \
-device usb-mouse \
-device usb-net,netdev=net0 \
-netdev tap,id=net0,ifname=tap0,script=no \
-nographic