i.MX6ULL嵌入式Linux开发3-Kernel移植

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

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

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

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

如果不是的话，可以使用如下指令设置一下：

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

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：

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

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：

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200' 
saveenv

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：

但启动以后会有类似如下的错误：

最后会有下面这一行：

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

提示内核崩溃，因为VFS(虚拟文件系统)不能挂载根文件系统，目录不存在。即使目录存在，如果根文件系统目录里面是空的依旧会提示内核崩溃。

5 Linux中添加自己的开发板

编译NXP官方I.MX6ULL EVK开发板对应的Linux内核，发现其可以在野火的EMMC版本开发板启动。为了进一步了解Linux内核，我们可以参考官方开发板的设置，在Linux内核中添加自己的开发板。

5.1 添加开发板默认配置文件

将arch/arm/configs目录下的imx_v7_mfg_defconfig重新复制一份 ， 命名为自己开发板，如imx_myboard_defconfig。

5.2 添加开发板对应的设备树文件

进入arch/arm/boot/dts目录中，复制一份imx6ull-14x14-evk.dts，然后将其重命名为imx6ull-myboard.dts。

然后还需要修改文件arch/arm/boot/dts/Makefile，找到 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL)配置项，在此配置项中加入“imx6ull-myboard.dtb” ：

这样编译Linux的时候就可以从imx6ull-myboard.dts 编译出 imx6ull-myboard.dtb 文件了。

总结一下以上的修改主要包括：

主要就是对文件复制一份并重命名，唯一修改的是Makefile文件。

5.3 添加新的编译脚本

新建一个build_myboard.sh，写入如下内容：

#!/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

编译出zImage（arch/arm/boot目录）和imx6ull-myboard.dtb (arch/arm/boot/dts目录)后再次进行Linux启动测试，可以到登录提示，说明Linux内核启动成功。