【Linux】编译用于Exynos4412（ARM）的Linux-3.14内核

【Linux】编译用于Exynos4412（ARM）的Linux-3.14内核

零、准备

在准备之前需要配置好交叉编译环境，本文不做介绍。
1、下载

Linux-3.14内核源代码

• 下载页面：https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/
  
• 下载链接：https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.14.tar.xz
  

下载后得到以下文件：

1. yu@Yubuntu:~/kernel$ ls -l
2. 总计 76568
3. -rw-rw-r-- 1 yu yu 78399152  4月  9 01:21 linux-3.14.tar.xz

复制代码

2、解压

1. yu@Yubuntu:~/kernel$ tar -vxf linux-3.14.tar.xz

复制代码

解压后得到如下文件：

1. yu@Yubuntu:~/kernel$ ls -l
2. 总计 76572
3. drwxrwxr-x 23 yu yu     4096  3月 31  2014 linux-3.14
4. -rw-rw-r--  1 yu yu 78399152  4月  9 01:21 linux-3.14.tar.xz

复制代码

壹、编译内核

1、设置CPU架构和交叉编译器

设置CPU架构和交叉编译器的方法有几种，临时设置、通过环境变量设置和修改Makefile设置。基于实际情况，在本次编译中，我希望我把我修改好的内核发给别人同样有效，而且我只针对一种CPU指令集来配置的，所以我选择修改Makefile。
使用vi编辑Makefile：

1. yu@Yubuntu:~/kernel$ cd linux-3.14/
2.   
3. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ vi Makefile

复制代码

把198、199行的

1. ARCH        ?= $(SUBARCH)
2. CROSS_COMPILE   ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

复制代码

改为

1. ARCH        ?= arm
2. CROSS_COMPILE   ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

复制代码

保存并退出~
注：这里关于交叉编译器的安装和配置就不再介绍了。
2、设置处理器

使用如下命令设置处理器：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make exynos_defconfig

复制代码

难搞，报警告了，具体情况如下：

1. In file included from scripts/kconfig/zconf.tab.c:2537:
2. scripts/kconfig/menu.c: In function ‘get_symbol_str’:
3. scripts/kconfig/menu.c:587:46: warning: ‘jump’ may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
4.   587 |                                 jump->offset = strlen(r->s);
5.       |                                 ~~~~~~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~
6. scripts/kconfig/menu.c:548:26: note: ‘jump’ was declared here
7.   548 |         struct jump_key *jump;
8.       |                          ^~~~

复制代码

没关系，Linux论坛上已有解决方案了：
https://patchwork.kernel.org/project/linux-kbuild/patch/1415098919-21836-1-git-send-email-syntheticpp@gmx.net/

我们按照这个页面上的来修改我们的代码：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ vi scripts/kconfig/menu.c

复制代码

把548行的struct jump_key *jump;改为struct jump_key *jump = NULL;：

把586行的if (head && location && menu == location)改为if (jump && menu == location)（由于我上一个修改我是注释掉原有行，再在下面添加的新行，所以这边我的第二个位置显示的是587行了）：

保存退出~
重新使用如下命令设置处理器：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make exynos_defconfig

复制代码

搞定！
3、配置Linux系统内核

1. 配置工具
Linux系统内核的配置文件在上一个步骤中，被我们写到了.config文件中了，感兴趣的同学可以打开看看，很复杂，新手不建议修改。对于大多数情况，我们可以使用Linux内核源码这边给我们提供的配置工具来配置，配置工具在README中有介绍，大致有这么些：

其中，我们比较常用的是make menuconfig，对于远程使用SSH连接的同学友好些。
2. 前置准备
make menuconfig需要一些依赖，可以使用如下命令安装对应的依赖：

1. sudo apt-get install libncurses5-dev

复制代码

libncurses5-dev是一个基于文本的GUI开发库，用于支持在C等编程语言中开发基于文本终端的交互式应用程序，提供了屏幕绘制、键盘输入处理等功能。
另外，make menuconfig对屏幕大小有一定要求，我们最好把当前命令窗口拉伸到最大。
3. 配置命令
执行如下命令开始配置：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make menuconfig

复制代码

界面上方的文本即是使用帮助，同学们可以自己阅读一下，本文不介绍如何配置Linux内核，同学们根据自己的需要在此界面修改好Linux内核配置后再往下。
4. 配置参考
这里给出我的参考配置：
1）. 网卡驱动

1.     Device Drivers  --->            
2. [*]   Network device support  --->   
3. [*]     Ethernet driver support  --->
4. <*>     DM9000 support               

复制代码

2）. 网络支持

1. [*] Networking support  --->               
2.       Networking options  --->              
3. <*>     Packet socket                       
4. <*>     Unix domain sockets                 
5. [*]     TCP/IP networking                  
6. [*]       IP: kernel level autoconfiguration

复制代码

3）. 文件系统

1.     File systems  --->                                             
2. [*]   Network File Systems  --->                                   
3. <*>     NFS client support                                         
4. <*>       NFS client support for NFS version 3                     
5. [*]         NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension
6. [*]     Root file system on NFS                                    

复制代码

4）. 串口配置

1.     System Type  --->                       
2. (2)   S3C UART to use for low-level messages

复制代码

5）. 交叉编译

1.     General setup  --->                             
2. (arm-none-linux-gnueabi-)   Cross-compiler tool prefix

复制代码

配置完成后，使用方向键选择“Save”以保存配置。

配置并保存成功~
4、编译Linux系统内核

因为是针对的exynos4412编译的Linux内核，而exynos4412使用的引导程序是U-Boot，所以把编译好的Linux内核文件封装成uImage格式是比较好的选择。
uImage是一种经过封装的内核镜像格式，它在嵌入式系统中较为常用，特别是使用U-Boot作为引导加载器的系统。这种格式在普通的内核镜像基础上添加了一个头部信息，该头部信息包含了镜像的加载地址、入口地址、镜像大小等内容，便于U-Boot识别和加载内核。
命令make uImage的意思是让make工具依据Makefile里的规则来构建uImage格式的内核镜像。
那么，我们执行如下代码开始编译Linux系统内核：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make uImage

复制代码

难搞，刚开始编译就报错了：

1. /usr/bin/ld: scripts/dtc/dtc-parser.tab.o:(.bss+0x50): multiple definition of `yylloc'; scripts/dtc/dtc-lexer.lex.o:(.bss+0x0): first defined here
2. collect2: error: ld returned 1 exit status
3. make[2]: *** [scripts/Makefile.host:127：scripts/dtc/dtc] 错误 1
4. make[1]: *** [scripts/Makefile.build:455：scripts/dtc] 错误 2
5. make: *** [Makefile:527：scripts] 错误 2

复制代码

经查询，是因为GCC版本太高了导致的，我们可以稍作修改，使用如下命令编辑dtc-lexer.lex.c_shipped文件：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ vi scripts/dtc/dtc-lexer.lex.c_shipped

复制代码

在640行，在YYLTYPE yylloc;前面加上extern，即把YYLTYPE yylloc;改为extern YYLTYPE yylloc;：

保存并退出。
重新编译：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make uImage

复制代码

好，这次编译了大概3分钟，现在又又出错了：

1. "mkimage" command not found - U-Boot images will not be built
2. make[1]: *** [/home/yu/kernel/linux-3.14/arch/arm/boot/Makefile:80：arch/arm/boot/uImage] 错误 1
3. make: *** [/home/yu/kernel/linux-3.14/arch/arm/Makefile:305：uImage] 错误 2

复制代码

本次出错的原因在于找不到mkimage命令，我们需要安装U-Boot工具（u-boot-tools），这个是用于U-Boot引导加载程序的辅助工具集，可帮助我们进行U-Boot的配置、编译、调试以及映像文件处理等工作。
我们使用如下命令安装U-Boot工具：

1. sudo apt-get install u-boot-tools

复制代码

好，继续编译：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make uImage

复制代码

经过大约4分钟，编译完成~

编译好的内核二进制文件在arch/arm/boot目录下：

我们可以使用如下命令复制到TFTP服务器上去，方便等下开发板下载运行：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14/arch/arm/boot$ cp uImage ~/share/tftp/linux

复制代码

下面的步骤是可选的，本文仅做介绍。
5、编译内核模块

在使用make menuconfig配置Linux内核时，有的功能被设置为模块（M），模块不会在上一个步骤被编译进内核，我们需要单独编译，使用如下命令开始编译内核模块：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make modules

复制代码

编译内核模块成功：

其中，以.ko结尾的即为内核模块（Kernel Object）文件。
我们将来在Linux中可以使用insmod或modprobe命令来加载.ko内核模块，使用rmmod 命令卸载内核模块。
6、查看编译耗时

使用如下命令可以查看编译耗时：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ $(which time) -v make uImage

复制代码

我这边耗时约3分钟。
贰、编译设备树

ARM芯片中很多功能，每个芯片的功能都不一样，为了解决硬件多样性与内核可移植性之间的矛盾，我们引入了设备树。设备树相当于一份硬件说明书，告诉内核什么设备在哪里。
1、创建设备树文件

我们使用的芯片是Exynos4412，在Linux中已存在相关的设备树文件了，但是已存在的不一定能直接使用，需要结合实际对其进行修改。
我们使用如下命令复制一份设备树文件：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ cp arch/arm/boot/dts/exynos4412-origen.dts arch/arm/boot/dts/exynos4412-ex4412.dts

复制代码

设备树文件与C语言文件一样，需要编译，故我们编辑对应的Makefile文件：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ vi arch/arm/boot/dts/Makefile

复制代码

我们同样的把“exynos4412-origen”的复制一份修改一下即可。
2、修改设备树文件

我们需要针对我们自己的硬件对设备树进行修改：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ vi arch/arm/boot/dts/exynos4412-ex4412.dts

复制代码

在根节点内添加网卡的硬件信息。
3、编译设备树文件

使用如下命令开始编译设备树文件：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make dtbs

复制代码

编译好后的文件为arch/arm/boot/dts/exynos4412-ex4412.dtb，这个文件我们后面启动Linux内核时需要用到的，我们可以复制到TFTP服务器上去。
使用如下命令复制设备树文件到TFTP服务器上去：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ cp arch/arm/boot/dts/exynos4412-ex4412.dtb ~/share/tftp/dt.dtb

复制代码

叁、优化和运行

1、优化

我们需要对内核代码进行一下小小的修改，以便更适配我们的硬件：
1）. 忽略无用的时钟，使用如下命令编辑相关代码：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ vi drivers/clk/clk.c

复制代码

修改完成后保存退出~
2）. 优化eMMC，使用如下命令编辑相关代码：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ vi drivers/mmc/core/mmc.c

复制代码

修改完成后保存退出~
2、重新编译

1）. 编译Linux内核：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make uImage

复制代码

编译完成后使用如下命令把uImage复制到TFTP服务器上，方便开发板使用：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ cp arch/arm/boot/uImage ~/share/tftp/linux

复制代码

2）. 编译设备树：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ make dtbs

复制代码

编译完成后使用如下命令把设备树文件复制到TFTP服务器上，方便开发板使用：

1. yu@Yubuntu:~/kernel/linux-3.14$ cp arch/arm/boot/dts/exynos4412-ex4412.dtb ~/share/tftp/dt.dtb

复制代码

3、运行

配置好网络和U-Boot相关设置，启动开发板：

成功在开发板上运行我们自己编译的Linux内核~
肆、参考资料

• https://patchwork.kernel.org/project/linux-kbuild/patch/1415098919-21836-1-git-send-email-syntheticpp@gmx.net/
  
• https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/
  
• https://www.kernel.org/
  
• https://blog.csdn.net/zhoukaiqili/article/details/126191871
  
• https://blog.csdn.net/eibo51/article/details/51901480
  

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