原文地址:http://nicekwell.net/blog/20171108/shu-mei-pai-nei-he-kai-fa-shuo-ming-xia-zai-dai-ma-bian-yi-ti-huan-nei-he.html
树莓派运行linux系统,内核代码开源,我们可以自己修改内核代码、编写驱动。
本文介绍如何获取linux内核代码,并完成编译、内核替换。
树莓派的github主页:https://github.com/raspberrypi,里面包含了linux源码、交叉编译工具链等内容。
对于我们要用到的有两个仓库:
https://github.com/raspberrypi/linux 内核源码
https://github.com/raspberrypi/tools 交叉编译工具链(仅在交叉编译时用到)
注:
1、树莓派里安装的系统镜像版本要和kernel代码对应。因为树莓派系统是在不断开发和升级的,如果你的树莓派使用的是某个时间的系统镜像,那么最好也使用当时的kernel代码。
2、关于内核编译方法,官网有很详细的介绍:https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/kernel/building.md,这里算是翻译和补充。
3、以下编译过程在树莓派1和树莓派3B上测试ok。
源码:git clone [email protected]:raspberrypi/linux
交叉编译工具:git clone [email protected]:raspberrypi/tools
编译工具下载后,在64位ubuntu上编译我们需要的编译工具bin文件在:tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin 目录下,将此目录添加到环境变量PATH中,添加方法:
PATH=$PATH:/home/nicek/githubProjects/raspberrypi/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin
如果是在32位系统中编译则要选择32位的交叉编译工具。
配置完成之后可以用编译工具命令查看到版本号:
arm-linux-gnueabihf-gcc -v
之后,所有的make命令都要指明一些环境变量:
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7
ARCH=arm | 指明当前要编译arm,虽然树莓派是64位的,这里仍然选择arm,而不是arm64。 |
CROSS_COMPILE | 指明交叉工具链名称。 |
KERNEL | 指明kernel类型,树莓派1设置为kernel,树莓派2、3设置为kernel7。 |
每次make都需要指明这些环境变量,如:
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make menuconfig
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make -j4 zImage
上面这些环境变量每次命令都要写很麻烦,可以通过export一次设置:
export PATH=$PATH:/home/nicek/githubProjects/raspberrypi/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7
之后在本终端里执行的所有命令都带有这些环境变量信息。
此 export 命令可以写成一个脚本,然后在编译前在终端里source一下这个脚本即可设置好所有的环境变量。就像android编译前也要先source一下envsetup.sh一样。
上述命令中的路径可能和你实际不同,注意修改。
export环境变量后,在本终端里的后续命令都可以不用再指明这些环境变量,如:
配置之前的命令:ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make menuconfig
配置之后的命令:make menuconfig
linux源码中有很多工程:
树莓派1的工程是bcmrpi_defconfig;
树莓派2、3的工程是bcm2709_defconfig。
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make bcm2709_defconfig
此命令功能是获取bcm2709_defconfig的配置到 .config里。
我们可以直接用工程里的配置,但这样的话可能会丢失原来使用的树莓派的配置,这里提供一个方法可以获取当前正在使用的树莓派的config。
已经开机的树莓派上会有这个节点:/proc/config.gz,从这个节点可以获取本树莓派的config。
如果没有这个节点的话则需要先加载模块:sudo modprobe configs
把 config.gz 内容复制到要编译的电脑上:
scp pi@[ip]:/proc/config.gz .
解压,保存为.confg文件。
zcat config.gz > .config
注:必须在linux环境下解压,在mac下会乱码。
把此config文件复制到linux源码的根目录。
安装必要的库:
sudo apt-get install bc
sudo apt-get install libncurses5-dev libncursesw5-dev
sudo apt-get install zlib1g:i386
sudo apt-get install libc6-i386 lib32stdc++6 lib32gcc1 lib32ncurses5
1、执行menuconfig
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make menuconfig
如果没什么改的就不用执行这一步。
2、编译
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make -j4 zImage modules dtbs 2>&1 | tee build.log
以n进程编译。不指明几进程的话则默认以单进程编译。
3、打包zImage文件
直接用linux源码包里的工具:
./scripts/mkknlimg arch/arm/boot/zImage ./kernel_new.img
在本目录生成一个kernel_new.img文件,这个文件就是要放到sd卡中的文件。
注:网上很多地方说的用 tools/mkimage/imagetool-uncompressd.py 的方法不行!!
把树莓派的sd卡插入ubuntu系统电脑,树莓派的sd卡有两个分区:
一个fat分区,是boot相关的内容,kernel的img文件就放在这个分区里;
一个是ext4分区,也就是系统的根目录分区。
我们生成的文件涉及到这两个分区的内容,一般插入ubuntu后会自动挂载,fat分区可以不用root权限操作,ext4分区需要root权限操作。
两个分区具体挂载在什么地方可以自己决定,以下用[fat]表示boot挂载的路径,[ext4]表示ext4挂载的路径。
1、安装modules
sudo ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make INSTALL_MOD_PATH=[ext4] modules_install
操作ext4分区,需要root权限。
2、更新 kernel.img 文件
前面已经用 mkknlimg 工具打包了kernel_new.img文件了,把它复制到boot分区并配置使用即可:
cp kernel_new.img [fat]/
编辑 [fat]/config.txt 文件,在最后加入一行:
kernel=kernel_new.img
3、复制其他相关文件
cp arch/arm/boot/dts/.dtb [fat]/
cp arch/arm/boot/dts/overlays/.dtb* [fat]/overlays/
cp arch/arm/boot/dts/overlays/README [fat]/overlays/
更新完成后插回树莓派即可开机,开机后可以用 uname -a 命令查看kernel信息已经改变。
树莓派上本地编译和上面交叉编译原理基本相同,由于是本地编译,在编译工具和环境变量配置方面还简单一些。
树莓派上编一次内核花了将近2小时。
git clone [email protected]:raspberrypi/linux
在ubuntu里交叉编译时需要配置的环境变量有:
而在树莓派本地编译:
关于交叉工具链,本身的编译工具就可以编译给自己使用,所以不用配置;
只需要配置 KERNEL=kernel7 即可。
和上面相同,可以用 export KERNEL=kernel7,一次设置之后此终端里所有命令都带有此环境变量。
也可以更进一步写成脚本,不过这里这一行命令很简单,不写脚本也可以。
和上面一样,
树莓派1使用的是 bcmrpi_defconfig,
树莓派2、3使用的是 bcm2709_defconfig。
例:KERNEL=kernel7 make bcm2709_defconfig
如果要使用树莓派自带的config的话:
sudo modprobe configs # 加载模块
zcat config.gz > .config # 获取配置
安装必要的库:
sudo apt-get install bc
sudo apt-get install libncurses5-dev libncursesw5-dev
sudo apt-get install zlib1g
sudo apt-get install libc6
1、执行menuconfig
KERNEL=kernel7 make menuconfig
没什么要改的话就不用执行这一步。
2、编译
KERNEL=kernel7 make -j4 zImage modules dtbs 2>&1 | tee build.log
以n进程编译。不指明几进程的话则默认以单进程编译。
3、打包zImage文件
直接用linux源码包里的工具:
./scripts/mkknlimg arch/arm/boot/zImage ./kernel_new.img
在本目录生成一个kernel_new.img文件,这个文件就是要放到sd卡中的文件。
1、安装模块
sudo make modules_install
2、复制dtb文件
sudo cp arch/arm/boot/dts/.dtb /boot/ sudo cp arch/arm/boot/dts/overlays/.dtb* /boot/overlays/ sudo cp arch/arm/boot/dts/overlays/README /boot/overlays/
3、更新kernel.img文件
sudo cp arch/arm/boot/zImage /boot/$KERNEL.img