【经验分享】i.MX6ULL开发：嵌入式Linux开发3-Kernel移植

a1a1a21 · 发表于 2022-8-16 10:09:31

本文进行Linux内核的移植。

1 Linux内核简介

官网：https://www.kernel.org/

NXP 会从linux内核官网下载某个版本，然后将其移植到自己的 CPU上，测试成功后就会将其开放给NXP的CPU开发者。开发者下载 NXP 提供的 Linux 内核，然后将其移植到自己的产品上。

本文我们就使用NXP提供的Linux源码，文件名为：linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

2 Linux内核编译

编译内核之前需要先在ubuntu上安装lzop库，另外，图形化配置工具还需要ncurses库支持，安装命令为：

sudo apt-get install lzopsudo apt-get install build-essentialsudo apt-get install libncurses5-dev

复制代码

在Ubuntu中新建一个文件夹，然后将linux内核压缩包拷贝到文件夹中并解压，解压命令为：

tar -vxf linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

复制代码

解压完成后

进入该文件夹，新建一个build.sh脚本文件来编译，脚本中的内容如下：

#!/bin/sh
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_mfg_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j8

复制代码

给予该脚本可执行权限，然后运行，编译的时候会弹出Linux图形配置界面，这里不需要做任何的配置，直接按两下ESC键退出图形界面

之后会自动开始编译Linux内核。

编译完成以后就会在arch/arm/boot这个目录下生成一个zImage文件，该文件就是要用的Linux镜像文件。另外也会在arch/arm/boot/dts下生成很多.dtb 文件，这些.dtb 就是设备树文件。

vmlinux 、Image ，zImage 、uImage 的区别

vmlinux是ELF格式的文件，是编译出来的最原始的内核文件，编译出来差不多有16MB，是未压缩的。在实际中我们不会使用vmlinux，而是使用zImage或uImage这样的 Linux 内核镜像文件。

Image是Linux内核镜像文件，但是Image仅包含可执行的二进制数据。Image就是使用objcopy取消掉vmlinux中的一些其他信息，比如符号表什么的。但是 Image 是没有压缩过的，Image保存在arch/arm/boot目录下，其大小大概在12MB 。

zImage是经过gzip压缩后的Image，经过压缩以后其大小大概在6MB左右。

uImage是老版本uboot专用的镜像文件，uImag是在zImage前面加了一个长度为 64字节的“头” ，这个头信息描述了该镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。但是新的uboot已经支持了 zImage 启动！所以已经很少用到uImage了。

3 Linux内核源码结构

Linux内核编译过程会生成一些文件，下面来看一下编译后的内核源码结构，可以看出多出了一些编译文件

具体描述如下：

arch目录

这个目录是和架构有关的目录，比如arm、arm64、avr32、x86等等架构。每种架构都对应一个目录，在这些目录中又有很多子目录，比如boot、common、configs等等。

block目录 block是Linux下块设备目录，像SD卡、EMMC、NAND、硬盘等存储设备就属于块设备，block目录中存放着管理块设备的相关文件。

crypto目录 crypto目录里面存放着加密文件，比如常见的crc、crc32、md4、md5、hash等加密算法。

Documentation目录此目录里面存放着Linux相关的文档，如果要想了解Linux某个功能模块或驱动架构的功能，就可以在Documentation目录中查找有没有对应的文档。

drivers目录驱动目录文件，此目录根据驱动类型的不同，分门别类进行整理，比如drivers/i2c就是I2C相关驱动目录，drivers/gpio就是GPIO相关的驱动目录，这是我们学习的重点。

firmware 目录此目录用于存放固件。

fs目录此目录存放文件系统，比如fs/ext2、fs/ext4、fs/f2fs等，分别是ext2、ext4 和 f2fs等文件系统。

4 Linux内核启动测试

将编译出来的zImage和imx6ull-14x14-evk.dtb复制到Ubuntu中的tftp目录下，之后会通过uboot 的tftp命令将其下载到开发板中。

在测试之前确保uboot中的环境变量bootargs内容如下（使用print指令查看）：

console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw

复制代码

如果不是的话，可以使用如下指令设置一下：

<span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;">setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'<span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;"><o:p></o:p><span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;">saveenv

复制代码

然后可以测试了，启动开发板，串口中进入uboot命令行模式，然后输入如下命令将zImage和imx6ull-14x14-evk.dtb下载到开发板中并启动：

<span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;">tftp 80800000 zImage<span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;"><o:p></o:p><span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;">tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb<span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;"><o:p></o:p><span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;">bootz 80800000 - 83000000

复制代码

可以看到内核启动了

最后到了系统登录处，说明Linux系统正常启动了（这次LCD上没有了野火的图形界面，可能是某些固件不匹配吧，先忽略）

4.1 根文件系统缺失的错误

Linux内核启动以后是需要根文件系统的，根文件系统存在哪里是由uboot的bootargs环境变量指定， bootargs会传递给Linux内核作为命令行参数。比如之前设置的root=/dev/mmcblk1p2，也就是说根文件系统存储在/dev/mmcblk1p2中，即EMMC的分区2中。

因为上一篇的测试时，EMMC的分区2中烧写好了根文件系统，所以设置root=/dev/mmcblk1p2，并且内核正常启动。如果我们不设置根文件系统路径，或者说根文件系统路径设置错误的话会出现什么问题？

我们将uboot中的bootargs环境变量改为“console=ttymxc0,115200” ，也就是不填写root的内容了，命令如下：

<span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;">setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200'<span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;"><o:p></o:p><span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;
mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;mso-font-kerning:1.0000pt;">saveenv

复制代码

修改完成以后重新从网络启动，可以看到也是先启动了内核：