嵌入式系统更新内核

1. 前言

手里有一块Friendly ARM的MINI2451的板子，这周试着编译内核，然后更新一下这个板子的Linux内核，想要更新Linux Kernel 4.1版本，但是种种原因实在是没有更新成功；于是使用Friendly ARM板子提供的3.6版本的内核，但是他们的内核全都配置好了，你只需要按照常规的方法进行编译就好了，貌似不能更深入的理解内核， 后来我从kernel.org官网上下载原版内核，然后一点点的把2451这个板子需要文件移植过去，可谓是问题百出啊，也学习到了很多东西。

2. 准备材料

• FriendlyARM 的mini2451板子一块
• 使用的bootloader是FriendARM提供的闭源Superboot2451.bin
  
• Linux3.6内核源代码（在官网下的，纯净的）
• mini2451提供的.config文件

3. 烧写内核的几个重点

3.1 拿到全新内核的几个步骤

我们拿到全新内核的时候，一定要注意几个步骤，好像并没有几个书上由我写的这么详细的，基本上都是给一个大体的思路，但是到了真刀真枪上场的时候，真的是问题百出。以下讲围绕这几个方面进行讨论。

a) 修改顶层Makefile

b) Machine ID的处理（ 在arch/arm/ 的mach中增加C文件 -> 修改Kconfig -> 修改Makefile文件 ）

c) 在arch/arm/tools/mach-types 文件中增加Machine ID

3.1.1 修改顶层的Makefile

Makefile一共要修改2个地方即可：

• 修改arch架构： ARCH ?= arm 注意，arm这几个后面不要打空格啊，要不然make的时候不识别。

• 修改cross_compile 路径：CROSS_COMPILE?= /home/user/toolchian/arm-linux-

注意1，CROSS_COMPILE的表述，我这里给的是全路径，而不是像书籍和网络博客上给的 arm-linux- ，这里为什么呢？因为你的电脑里面可能装了不是一个交叉编译环境的工具链，所以这里强烈推荐使用交叉编译环境的绝对路径，绝对不会出错，可以放心大胆的使用。

注意2，arm-linux- 后面不要加空格，否则不会识别的，和ARCH那个选项一样，都不要有空格。 否则就会抛出：“ make: ** /home/delvis/work/linux-3.6/arch/arm: 是一个目录。 停止。”的错误。

Makefile只需要改这两个位置就可以了，大可保存。

3.1.2 为了Machine ID准备之修改C文件

路径就是 -> ./arch/arm/ 里面关于mach-"各种型号"，你在教学视频或者书上经常看见如下的说明：

找一个和你板子型号相近的c文件然后复制一份出来。

我使用的是Linux3.2内核且，我的板子的型号是S3C2451的，所以很理所应当的找到mach-s3c24xx这个文件夹， ! 但是我发现在Linux4.1和Linux2.4版本的内核中没有mach-s3c24xx这个文件夹，其实没有什么关系，只要找到和你板子芯片型号相近的就可以的。

我这里是复制FriendlyARM提供的mach-mini2451.c这个文件，在这个文件需要注意几个地方，我现在还不是很明白这个文件是做什么的，看里面很多初始化的程序包括GPIO、时钟、定时器、中断等等，应该是对2451板子进行初始化的。暂时我还不会写，靠移植吧。

• 文件末尾MACHINE_START( USER_DEFINE_STRING, "USER_DEFINE_STRING" ) { .... } 这个就是MACHINE id 的位置
• 还有其中定义的函数，需要依赖很多头文件，原生内核里面没有，缺什么我就从FriendlyARM里面拷贝到相应的目录。

文件末尾的MACHINE_START传递的参数的USER_DEFINE_STRING就是我们一会儿要写入machine id的宏定义，我这里宏定义的字符串是MACH_MINI2451

3.1.3 修改mach-xxxx中的Kconfig文件

刚才刚刚添加了新的mach-mini2451.c的文件，就要在和这个文件同一个目录下的Kconfig中加入这个的配置项，我给出我的配置项：

config MACH_MINI2451
        bool "MINI2451BYDELVIS"
        #select S3C24XX_SMDK
        select S3C_DEV_FB
        select S3C_DEV_HSMMC
        select S3C_DEV_HSMMC1
        select S3C_DEV_NAND
        select S3C_DEV_USB_HOST
        select S3C2416_SETUP_SDHCI
        select WIRELESS_EXT
        select WEXT_SPY
        select WEXT_PRIV
        select AVERAGE
        help
          Say Y here if you are using an FriendlyARM MINI2451

在Kconfig中增加这个字符串，在顶层进行make menuconfig的时候，这个选项就会出来，我们在make menuconfig的时候，最先应该的就是选择板子的架构

1) System Type --> ARM sytem type( Samsung S3C24XX Socs ) --> Samsung S3C24XX SoCs

选择后返回上一层

2）SASUNG S3C24XX SoCs Support ---> 先选上 SASUNG S3C2416/S3C2450 ---> 下面自动出 MINI2451BYDELVIS 一会儿说这个菜单的显示逻辑如何的

3）Exit 并且 Save 成为.config

这些菜单的逻辑和归属主要是Kconfig决定的，我们的config MACH_MINI2451这个条目要放到正确的位置，不是随便放一个位置就行，我们的每一个子菜单对于.config来说都是一项配置。

看图，首先注意两个画红圈的位置，我们讲config MACH_MINI2451这一坨放在了 if CPU_S3C2416 ..... endif这个里面，也就是说我们在make menuconfig中选择了”MINI2451BYDELVIS“这个选项的时候，MACH_MINI2451默认在.config文件CPU为S3C2416，（也可见，我们的mach-mini2451.c文件是复制mach-s3c2416.c文件改装而来了）

在make menuconfig菜单中，也只有选择S3C2416这个CPU型号，我们的这个选项才会出现

3.1.3 修改mach-s3c24xx文件下的Makefile文件

我们平白无故的增加了mach-mini2451.c文件，如果进行全局编译的时候，是不会进行编译的，因为没有makefile进行指导编译，所以我们需要修改这一层的Makefile，当我进行全局编译的时候，就有规则指导编译器进行编译。

# add by Carlos 2017.12.6
obj-$(CONFIG_MACH_MINI2451)             += mach-mini2451.o mini2451-lcds.o

在这一层的Makefile文件中随便找一个位置，然后按照这个格式输出文件。

3.1.4 增加机器码

说到机器码，我真的不得不吐槽一下Friendly ARM，在购买Friendly ARM的时候，购买的宣传界面，大篇幅的说他们花了重金开发了Superboot2451.bin企业级的bootloader，重点是闭源，bootloader还是不错的，从SD卡引导，支持串口，驱动支持的挺全的，还有一个他们独创的可视化界面miniTools的USBMODE一键安装系统，一键下载程序。但是好歹闭源的同时，把bootloader的关键参数给出啊！！！！我找了他们的Wiki，找了官网，手册，就是没有知道Superboot2451.bin的Machine ID，好歹把ID值给出来啊。

恩，后来经过实验输出，得到强大的闭源Superboot2451.bin的 机器码 machine id 是： 0x00000695

好了，吐槽到此为止，我还是建议自己开发uboot，这样方便。

只有bootloader和kernel中的机器码一样，内核才能正常启动，否则将会抛出：

Error: unrecognized/unsupported machine ID (r1 = 0x33f60264).

我们要么改正uboot中的ID，要么改正kernel中的ID，总之，无论数字是什么，要一样。

好了，Superboot2451.bin的既然是闭源的就没办法进行改正了，那么我们只能改正Kernel中的ID了，那么Kernel中的ID该怎么改正呢？

切换到： arch/arm/tools/文件夹，里面有个mach-types文件，我们在后面追加一个：

mini2451 MACH_MINI2451 MINI2451 0x695

细心的朋友已经发现了，在上面的章节中，零零散散的文件用的也是这些字符，也就是mini2451、MACH_MINI2451、MINI2451这个宏定义都是这个ID值。

到此我们的的内核配置完毕了。

3.2 make menuconfig配置

切换到最后一步，进行make menuconfig进行.config的配置，在韦东山老师的视频里面，提到这个.config文件来源于三个部分

1. 进行make menuconfig配置后的，你需要一条条的进行配置。
2. 使用默认配置，在上面修改
3. 使用厂家提供的

我这里，使用厂家提供的mini2451_linux_config文件，在上面进行修改，首先就把运行把这个config文件复制过来，并且名字改为.config覆盖原有的.config文件，然后进行make menucofig，在system type中如同上面讲述的选择正确的板子的型号。如果你没有选择，就会出现这样的异常，在内核编译到最后的时候，出现编译kernel出现no machine record defined 错误。然后一些鬼一样的网站给出馊主意，还被大量的博客转载，简直就是误导人，你经过google或者百度，会有一个这样的解决方案 ：

这里给一个！反！面！教！材！：

放狗搜后，按照如下方法可以解决。将arch/arm/kernel/vmlinux.lds的最后两行(如下)，给注释起来，但都没说是为了什么
ASSERT((__proc_info_end - __proc_info_begin), "missing CPU support")，
ASSERT((__arch_info_end - __arch_info_begin), "no machine record defined")

反面教材来源：uncompressing linux .................................................后没反应解决办法 前半部分

简直是神一样的操作，出错了，注释起来就可以维持了，什么逻辑，简直是对技术的侮辱！！！我尝试过了，的确内核编译通过了，可以把内核传输到ARM上面，到Load Kernel的下一步，就抛出了Error: unrecognized/unsupported machine ID (r1 = 0x33f60264). 的异常，显然是没有机器码没有定义。

注释这个鬼方法根本就不能用好吗？谁出的馊主意！！

正确的解法是：

按照我们上面的章节进行配置，顺理成章的解决Machine ID的问题： ->

1) Machine ID的处理（ 在arch/arm/ 的mach中增加C文件 -> 修改Kconfig -> 修改Makefile文件 ）

2) 在arch/arm/tools/mach-types 文件中增加Machine ID

3) 在make menuconfig的menu中选择system type，选择正确的型号，会自动配置到.config

3.3 make

然后开始make就可以了，编译内核，我一般都喜欢用make -j8 多线程编程，速度快，但是很烧CPU。。。

基本上都是这样的状态。。。看温度。

编译完成之后，按照Friendly ARM提供的文档，把zImage文件拷到SD卡正确的路径，然后从SD卡启动正常烧写就好了。

4 总结

看到这样的输出的时候，真的很激动，终于内核开始正常解压了。磨了人好几天。

第15周主要搞内核的搞完了，最近要忙着复习考试，内核事情可能要稍微缓缓了。以后再慢慢研究。

参考文献：

[1] 贵气的博客著.Error: unrecognized/unsupported machine ID (r1 = 0x33f60264)..新浪博客.2011-03-20.

[2]韦东山著.《嵌入式Linux完全开发手册-应用开发》书籍.

[3]FriendlyARM著.2451开发手册. 用户手册.

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