i.MX6ULL嵌入式Linux開發(fā)3-Kernel移植

本文進行Linux內核的移植。

1 Linux內核簡介

NXP 會從linux內核官網下載某個版本，然后將其移植到自己的 CPU上，測試成功后就會將其開放給NXP的CPU開發(fā)者。開發(fā)者下載 NXP 提供的 Linux 內核，然后將其移植到自己的產品上。

本文我們就使用NXP提供的Linux源碼，文件名為：linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

2 Linux內核編譯

編譯內核之前需要先在ubuntu上安裝lzop庫，另外，圖形化配置工具還需要ncurses庫支持，安裝命令為：

sudo apt-get install lzop
sudo apt-get install build-essential 
sudo apt-get install libncurses5-dev 

在Ubuntu中新建一個文件夾，然后將linux內核壓縮包拷貝到文件夾中并解壓，解壓命令為：

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

解壓完成后

進入該文件夾，新建一個build.sh腳本文件來編譯，腳本中的內容如下：

#!/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 

給予該腳本可執(zhí)行權限，然后運行，編譯的時候會彈出Linux圖形配置界面， 這里不需要做任何的配置， 直接按兩下ESC鍵退出圖形界面

之后會自動開始編譯Linux內核。

編譯完成以后就會在arch/arm/boot這個目錄下生成一個zImage文件，該文件就是要用的Linux鏡像文件。另外也會在arch/arm/boot/dts下生成很多.dtb 文件，這些.dtb 就是設備樹文件。

vmlinux 、Image ，zImage 、uImage 的區(qū)別

vmlinux是ELF格式的文件，是編譯出來的最原始的內核文件，編譯出來 差不多有16MB，是未壓縮的。在實際中我們不會使用vmlinux，而是使用zImage或uImage這樣的 Linux 內核鏡像文件。

Image是Linux內核鏡像文件，但是Image僅包含可執(zhí)行的二進制數據。Image就是使用objcopy取消掉vmlinux中的一些其他信息，比如符號表什么的。但是 Image 是沒有壓縮過的，Image保存在arch/arm/boot目錄下，其大小大概在12MB 。

zImage是經過gzip壓縮后的Image，經過壓縮以后其大小大概在6MB左右。

uImage是老版本uboot專用的鏡像文件，uImag是在zImage前面加了一個長度為 64字節(jié)的“頭” ，這個頭信息描述了該鏡像文件的類型、加載位置、生成時間、大小等信息。但是新的uboot已經支持了 zImage 啟動！ 所以已經很少用到uImage了。

3 Linux內核源碼結構

Linux內核編譯過程會生成一些文件，下面來看一下編譯后的內核源碼結構，可以看出多出了一些編譯文件

具體描述如下：

arch目錄

這個目錄是和架構有關的目錄，比如arm、arm64、avr32、x86等等架構。每種架構都對應一個目錄，在這些目錄中又有很多子目錄，比如boot、common、configs等等。

block目錄 block是Linux下塊設備目錄， 像SD卡、EMMC、NAND、硬盤等存儲設備就屬于塊設備，block目錄中存放著管理塊設備的相關文件。

crypto目錄 crypto目錄里面存放著加密文件，比如常見的crc、crc32、md4、md5、hash等加密算法。

Documentation目錄 此目錄里面存放著Linux相關的文檔，如果要想了解Linux某個功能模塊或驅動架構的功能，就可以在Documentation目錄中查找有沒有對應的文檔。

drivers目錄 驅動目錄文件，此目錄根據驅動類型的不同，分門別類進行整理，比如drivers/i2c就是I2C相關驅動目錄，drivers/gpio就是GPIO相關的驅動目錄，這是我們學習的重點。

firmware 目錄 此目錄用于存放固件。

fs目錄 此目錄存放文件系統，比如fs/ext2、fs/ext4、fs/f2fs等，分別是ext2、ext4 和 f2fs等文件系統。

4 Linux內核啟動測試

將編譯出來的zImage和imx6ull-14x14-evk.dtb復制到Ubuntu中的tftp目錄下，之后會通過uboot 的tftp命令將其下載到開發(fā)板中。

在測試之前確保uboot中的環(huán)境變量bootargs內容如下（使用print指令查看）：

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

如果不是的話，可以使用如下指令設置一下：

setenv bootargs 

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

saveenv

然后可以測試了，啟動開發(fā)板，串口中進入uboot命令行模式，然后輸入如下命令將zImage和imx6ull-14x14-evk.dtb下載到開發(fā)板中并啟動：

tftp 80800000 zImage   
tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb 
bootz 80800000 - 83000000  

可以看到內核啟動了

最后到了系統登錄處，說明Linux系統正常啟動了（這次LCD上沒有了野火的圖形界面，可能是某些固件不匹配吧，先忽略）

4.1 根文件系統缺失的錯誤

Linux內核啟動以后是需要根文件系統的，根文件系統存在哪里是由uboot的bootargs環(huán)境變量指定， bootargs會傳遞給Linux內核作為命令行參數 。 比如之前設置的root=/dev/mmcblk1p2，也就是說根文件系統存儲在/dev/mmcblk1p2中，即EMMC的分區(qū)2中。

因為上一篇的測試時，EMMC的分區(qū)2中燒寫好了根文件系統，所以設置root=/dev/mmcblk1p2，并且內核正常啟動。如果我們不設置根文件系統路徑，或者說根文件系統路徑設置錯誤的話會出現什么問題？

我們將uboot中的bootargs環(huán)境變量改為“console=ttymxc0,115200” ，也就是不填寫root的內容了，命令如下：

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200' 
saveenv      

修改完成以后重新從網絡啟動，可以看到也是先啟動了內核：

但啟動以后會有類似如下的錯誤：

最后會有下面這一行：

Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0) 

提示內核崩潰，因為VFS(虛擬文件系統)不能掛載根文件系統，目錄不存在。即使目錄存在，如果根文件系統目錄里面是空的依舊會提示內核崩潰。

5 Linux中添加自己的開發(fā)板

編譯NXP官方I.MX6ULL EVK開發(fā)板對應的Linux內核，發(fā)現其可以在野火的EMMC版本開發(fā)板啟動。為了進一步了解Linux內核，我們可以參考官方開發(fā)板的設置，在Linux內核中添加自己的開發(fā)板。

5.1 添加開發(fā)板默認配置文件

將arch/arm/configs目錄下的imx_v7_mfg_defconfig重新復制一份 ， 命名為自己開發(fā)板，如imx_myboard_defconfig。

5.2 添加開發(fā)板對應的設備樹文件

進入arch/arm/boot/dts目錄中，復制一份imx6ull-14x14-evk.dts，然后將其重命名為imx6ull-myboard.dts。

然后還需要修改文件arch/arm/boot/dts/Makefile，找到 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL)配置項，在此配置項中加入“imx6ull-myboard.dtb” ：

這樣編譯Linux的時候就可以從imx6ull-myboard.dts 編譯出 imx6ull-myboard.dtb 文件了。

總結一下以上的修改主要包括：

主要就是對文件復制一份并重命名，唯一修改的是Makefile文件。

5.3 添加新的編譯腳本

新建一個build_myboard.sh，寫入如下內容：

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

編譯出zImage（arch/arm/boot目錄）和imx6ull-myboard.dtb (arch/arm/boot/dts目錄)后再次進行Linux啟動測試，可以到登錄提示，說明Linux內核啟動成功。

審核編輯：湯梓紅