ARM-驱动-02-Linux 内核开发环境搭建与编译

一、开发环境准备

1.1 文件准备

bash 复制代码

# 1. 将内核镜像和设备树拷贝到 TFTP 服务目录
cp arch/arm/boot/zImage ~/tftpboot/
cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb ~/tftpboot/1.dtb
改成1.dtb的原因是我文件夹里面的是这个名字
# 2. 将根文件系统解压到 NFS 服务目录
cd /home/linux/nfs
(sudo) tar -xvf rootfs.tar.bz2

⚠️ 建议独立存放，避免混淆。不可将文件放于系统根目录，应使用专用目录并设置权限。

1.2 服务验证

验证 TFTP 服务：

bash 复制代码

# 在主机终端登录 tftp，验证文件可正常下载
tftp <服务器IP>
get zImage       # 下载文件
put xxx.dtb      # 上传文件

验证 NFS 服务：

bash 复制代码

# 在宿主机挂载验证
mount -t nfs <服务器IP>:/home/linux/nfs /mnt

# 验证完毕后必须卸载！否则原目录文件会被隐藏
umount /mnt

二、uboot 命令行

⚠️ 进入方式：开发板上电后，倒计时归零前按回车键，即可进入 uboot 命令行。

2.1 基础命令

命令	说明
`help` 或 `?`	查看所有命令列表
`reset`	重启开发板
`printenv`	查看所有环境变量
`setenv ipaddr 192.168.1.122`	设置环境变量（有值=设置）
`setenv ipaddr`	删除环境变量（无值=删除）
`saveenv`	保存环境变量到存储介质
`ping <IP>`	网络连通性测试

⚠️ 所有环境变量必须执行 saveenv 保存，否则重启后全部失效！

2.2 网络参数配置

bash 复制代码

# 设置开发板 IP（uboot 阶段使用）
setenv ipaddr   192.168.1.122

# 设置 TFTP 服务器 IP（ubuntu 主机 IP）
setenv serverip 192.168.1.3

# 设置 MAC 地址（避免网络通信失败）
setenv ethaddr  xx:xx:xx:xx:xx:xx

# 保存
saveenv

# 测试网络
ping 192.168.1.3

网络失败排查：检查 IP 是否与服务器同网段、子网掩码是否匹配。

2.3 内核与设备树下载（tftp）

bash 复制代码

# 下载 zImage 到内存 0x80800000 地址处
tftp 0x80800000 zImage

# 下载设备树 dtb 到内存 0x83000000 地址处
tftp 0x83000000 1.dtb

下载过程中 # 号表示数据包传输，每个 # 代表一个数据包，无错误提示即为成功。

⚠️ 下载地址必须与 bootz 启动命令中的地址完全一致，否则内核无法正确加载。

2.4 启动内核

bash 复制代码

# 启动内核（zImage地址 - ramdisk地址 dtb地址）
# 中间的 - 表示没有 ramdisk
bootz 0x80800000 - 0x83000000

2.5 设置启动参数 bootargs（重点）

bash 复制代码

setenv bootargs root=/dev/nfs \
    nfsroot=192.168.1.3:/home/linux/nfs/imx6/rootfs,nfsvers=3 \
    ip=192.168.1.123 \
    console=ttymxc0,115200 \
    init=/linuxrc

bootargs 参数详解：

参数	说明	示例值
`root`	根文件系统类型和位置	`/dev/nfs`（NFS类型）
`nfsroot`	NFS 文件系统的 IP + 路径	`192.168.1.3:/home/linux/nfs/imx6/rootfs,nfsvers=3`
`ip`	内核启动阶段使用的 IP 地址	`192.168.1.123`（与uboot中ipaddr不同！）
`console`	控制台串口设备及波特率	`ttymxc0,115200`
`init`	根文件系统挂载完成后启动的第一个进程（1号进程）	`/linuxrc`

⚠️ 注意：ip（内核IP）和 uboot 中的 ipaddr（uboot IP）是两个独立参数，可以不同！

2.6 启动验证

bash 复制代码

# 成功启动后终端会显示完整的 Linux 根目录结构

# 在开发板上创建文件
touch 123456

# 在宿主机 NFS 目录中验证文件是否同步生成
ls /home/linux/nfs/imx6/rootfs/
# 能看到 123456 文件，说明 NFS 文件系统同步正常 ✓

三、内核编译

3.1 准备工作

bash 复制代码

# 拷贝内核源码到 ubuntu 并解压
tar -xvf linux-imx-xxx.tar.bz2    # 支持自动识别压缩格式
cd linux-imx-xxx/

推荐使用 Ctrl+Shift+T 开多个终端，Alt+1/2/3/4 切换，提升开发效率。

3.2 内核配置机制

内核通过 Kconfig + Makefile 两个文件协作决定编译哪些模块：

Kconfig --- 定义配置选项（菜单结构）

kconfig 复制代码

# 示例 Kconfig 片段
config DEMO
    bool "Demo driver"
    default y
    help
      Enable demo driver.

Makefile --- 根据配置决定是否编译

makefile 复制代码

# 示例 Makefile 片段
obj-$(CONFIG_MOD1) += mod1.o    # CONFIG_MOD1=n 则不编译
obj-$(CONFIG_MOD2) += mod2.o    # CONFIG_MOD2=y 则编译

.config 文件 --- 所有配置项的汇总，由工具自动生成

复制代码

CONFIG_MOD1 = n
CONFIG_MOD2 = y

⚠️ .config 文件由 make menuconfig 工具自动生成，禁止手动修改！

Kconfig 配置类型说明：

类型	含义
`bool`	布尔型，只能 `y`（编译进内核）或 `n`（不编译）
`tristate`	三态，可以 `y`（内核）、`m`（模块）或 `n`（不编译）
`depends on`	弱依赖，依赖项不满足时此选项不显示
`select`	强依赖，选中此项时自动选中依赖项

3.3 内核编译标准流程

⚠️ 所有操作均在内核源码的顶层目录下执行！

第一步：拷贝默认配置文件

bash 复制代码

cp arch/arm/configs/imx6_alientek_emmc_defconfig   .config

第二步：图形化配置（可选，确认配置）

bash 复制代码

make menuconfig
# 配置完的结果保存在 .config 中
# 可通过 / 搜索配置项
# 退出时选择保存

第三步：编译内核镜像

bash 复制代码

make zImage             # 仅编译 zImage
make zImage -j20        # 多线程编译，n 代表线程数，推荐 CPU 核心数的2倍

第四步：编译设备树

bash 复制代码

make dtbs               # 编译所有设备树（生成 .dtb 文件）
make all                # 全编译（包含 zImage + dtbs + modules）

输出文件位置：

复制代码

arch/arm/boot/zImage                          ← 内核镜像
arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb   ← 设备树文件

第五步：拷贝到 TFTP 目录，重启验证

bash 复制代码

cp arch/arm/boot/zImage ~ /tftpboot/
cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb ~ /tftpboot/1.dtb

3.4 向内核新增文件（完整流程）

以向 drivers/char 目录下新增 demo.c 为例：

第一步：创建源文件

bash 复制代码

# 在 drivers/char 目录下创建并编辑 demo.c
vim drivers/char/demo.c

第二步：修改同目录 Makefile，新增一行

makefile 复制代码

# drivers/char/Makefile 中添加：
obj-$(CONFIG_DEMO) += demo.o

第三步：修改同目录 Kconfig，新增配置项

kconfig 复制代码

# drivers/char/Kconfig 中添加：
config DEMO
    bool "Demo driver"
    default y
    help
      Enable demo driver.

第四步：运行 menuconfig 使能新选项

bash 复制代码

make menuconfig
# 找到 DEMO 选项，选中（Y）
# 保存退出 → .config 中出现 CONFIG_DEMO=y

第五步：重新编译内核

bash 复制代码

make zImage -j20
# 无需重新编译 dtb（设备树未改动）

第六步：验证

bash 复制代码

# 拷贝到 TFTP 目录
cp arch/arm/boot/zImage ~/tftpboot/

# 重启开发板，内核启动日志中出现 demo 模块的打印信息即表示成功
# 如：demo: init

四、完整操作流程速查

4.1 首次启动开发板（NFS + TFTP 方式）

bash 复制代码

# ===== ubuntu 主机端 =====
# 1. 准备文件
cp zImage ~/tftpboot/
cp imx6ull-alientek-emmc.dtb ~/tftpboot/
tar -xvf rootfs.tar.bz2 -C  /home/linux/nfs/imx6/rootfs/

# ===== 开发板 uboot 端 =====
# 2. 设置网络（首次需要，之后 saveenv 保存了可跳过）
setenv ipaddr   192.168.1.122
setenv serverip 192.168.1.3
setenv ethaddr  xx:xx:xx:xx:xx:xx
saveenv

# 3. 测试网络
ping 192.168.1.3

# 4. 下载内核和设备树
tftp 0x80800000 zImage
tftp 0x83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb

# 5. 设置启动参数
setenv bootargs root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.3:/home/linux/nfs/imx6/rootfs,nfsvers=3 ip=192.168.1.123 console=ttymxc0,115200 init=/linuxrc
saveenv

# 6. 启动内核
bootz 0x80800000 - 0x83000000

4.2 修改内核并验证（日常开发）

bash 复制代码

# 1. 修改代码 / 新增文件
# 2. 编译
make zImage -j20
# 3. 拷贝到 TFTP
cp arch/arm/boot/zImage ~/tftpboot/
# 4. 开发板 uboot 下重新下载并启动
tftp 0x80800000 zImage
bootz 0x80800000 - 0x83000000

五、关键概念速查

概念	说明
`zImage`	压缩后的内核镜像，加载到 `0x80800000`
`dtb`	设备树二进制文件，描述硬件信息，加载到 `0x83000000`
`bootz`	uboot 启动 zImage 格式内核的命令
`bootargs`	uboot 传给内核的启动参数字符串
`nfsroot`	指定 NFS 根文件系统的服务器IP和路径
`.config`	内核所有配置项的汇总文件，由 menuconfig 生成
`Kconfig`	定义 make menuconfig 的可配置选项和菜单结构
`make menuconfig`	图形化内核配置工具，结果保存到 `.config`
`defconfig`	厂商提供的默认配置文件，位于 `arch/arm/configs/`
`obj-$(CONFIG_XXX)`	Makefile 中根据配置变量决定是否编译对应 .o 文件
`-j20`	make 多线程编译参数，20 为线程数