实战3 编译Linux镜像

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实战3 编译Linux镜像

Linux作为一款开源操作系统，支持多种处理器架构，包含了海量的驱动程序。然而，对于一个特定的电路板而言，处理器型号以及板级的外设芯片已经固定。因此，我们不需要将所有架构的代码、驱动代码都编进内核镜像，只需要编译使用到的驱动程序或功能模块，这就需要对内核进行配置。在这一章中，将介绍如何配置和编译Linux内核镜像。最终的镜像文件在启动的第4阶段被使用。

图3.1 pcDuino启动流程

3.1 下载Linux源代码
使用git命令clone一份linux源码，位于linux目录。

1. # git clone https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git

复制代码

3.2 配置内核

Linux通常使用menuconfig对内核进行配置，menuconfig是基于文本的配置界面。在linux源码根目录下执行make menuconfig可以打开配置界面， 如图3.2所示。

图3.2 linux配置界面

配置选项按照功能分组，有的配置选项可能存在子选项。每个具体的配置选项有三种状态：

l  将该选项描述的功能编译进内核，属于内核的一部分。

l  将该选项描述的功能编译成模块，在需要时动态插入到内核中，插入后属于内核一部分。

l  不将该选项描述的功能编译进内核。

配置选项的状态通过选项行首括号内的标识符描述，共有三种括号，方括号、尖括号和圆括号，使用空格键可以切换括号内的标识符。

中括号：可以是空，可以是"*"。空代表不要编译，”*”号代表要编译进内核。

尖括号：可以是空，"*"和"M"。空代表不要编译，”*”号代表要编译进内核，”M”代表要编译成模块。

圆括号：需要填入合适内容或者从列表中选择一个选项

执行命令选择默认配置

1. # ARCH=arm make sunxi_defconfig

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Linux的arch/<ARCH>/configs目录下保存了很多电路板的默认配置，使用命令ARCH=<ARCH> make <boardname>_defconfig上述命令就是将默认配置文件arch/<ARCH>/configs/<boardname>_defconfig拷贝到linux源码根目录下并重命名为.config

打开配置界面，修改配置。

1. # ARCH=arm make menuconfig

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配置清单中选择如下

图3.3 内核模块选项配置

SoC选项选择A20

图3.4 系统类别

图3.5 内核SOC配置

配置完毕，保存退出。

3.3 编译Linux

执行如下命令编译内核。通过变量LOADADDR设置的地址会在生成uImage镜像时使用，填入uImage文件描述头。u-boot在装载镜像的时候会将镜像拷贝到该地址。make后面参数uImage和dtbs意在告诉编译系统生成的目标文件是uImage和dtb文件。

1. # ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- LOADADDR=0x40008000 make uImage dtbs

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3.4 查看Linux镜像以及dtb文件

Linux原始的ELF格式文件<linux>/vmlinux

图3.6 Linux原始镜像

u-boot可识别的文件<linux>/arch/arm/boot/uImage

图3.7 uImage镜像

DTB文件<linux>/arch/arm/boot/dts/sun7i-a20-nano.dtb

图3.8 DTB文件

内核编译之后，会生成不同类型的几种镜像文件，如vmlinux、zImage和uImage。

其中vmlinux是未经压缩的内核ELF格式的文件，zImage是vmlinux经过objcopy和gzip压缩后的文件，是ARM架构常用的一种压缩镜像文件。uImage是u-boot专用的镜像文件，它是在zImage之前加上一个长度为64字节的描述头，描述这个镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息，定义如图3.9所示。

图3.9 uImage文件头格式

使用mkimage工具可以将zImage转换成uImage，但需要提供一些参数，常用参数含义如下：

-A ：用于指定CPU类型，比如arm、x86、mips、ppc

-O ：用于指定操作系统，比如freebsd、linux、vxworks

-T ：用于指定image类型，比如kernel、ramdisk、filesystem

-C ：用于指定压缩类型：none、gzip、bzip2

-a ：用于指定uImage的加载地址

-e ：用于指定内核的入口地址，一般是：uImage的载入地址+0x40（信息头的大小）

-n ：用于指定uImage在头结构中的命名

-d ：用于指定无头信息的zImage文件名

-x ：用于设置执行位置

下面是生成uImage文件的一个势示例

1. # mkimage -A arm -O linux -T kernel -C none -a 40008000 -e 40008000 -n linux -d zImage uImage

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3.5 总结

本章讲解了Linux配置方法，配置选项各种状态的含义，以及Linux镜像编译方式，接着介绍了几种Linux常见镜像格式，尤其是pcDuino板使用的uImage文件，解释了uImage文件格式以及生成方式。

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