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树莓派CM4(四)：树莓派镜像替换内核

编程知识1792024-08-27评论

树莓派镜像替换内核

1. 为什么要替换内核

  • 树莓派官方提供的镜像中，自带的内核版本为6.6.31

  • 然而github上提供的内核源码为6.6.40,有些微差别

  • 此外，后续很有可能进行内核裁剪定制，替换内核是一个无法绕开的工作

2. 获取内核源码

  • github地址：

    https://github.com/raspberrypi/linux

  • 选择使用6.6.y版本的内核

  • 将其拷贝到ubuntu中

  • 解压

    $ unzip linux-rpi-6.6.y.zip

  • 进入内核源码目录

    $ cd linux-rpi-6.6.y

3. 获取交叉编译工具链

4. 内核编译

  • 修改顶层Makefile,指定目标平台ARCH和交叉编译工具链CROSS_COMPILE

  • 树莓派CM4使用的时博通BCM2711的方案，因此使用bcm2711_defconfig生成默认配置文件

    linux-rpi-6.6.y$ make bcm2711_defconfig

  • menuconfig配置

    linux-rpi-6.6.y$ make menuconfig

  • 在这里我需要将LAN78XX驱动直接编译进内核，不作为外部模块

  • 开始编译,内核镜像/驱动模块/设备树都需要编译,使用-j$(nproc)全核编译，加快编译速度

    linux-rpi-6.6.y$ make Image modules dtbs -j$(nproc)

5. 挂载树莓派镜像到Ubuntu

  • 解压，得到*.img的镜像文件

  • 挂载镜像到Ubuntu

    # .img镜像jun@ubuntu:$ ls2024-07-04-raspios-bookworm-arm64-lite.img# 查看第一个未使用的回环设备jun@ubuntu:$ losetup -f/dev/loop0# 将.img镜像关联到回环设备jun@ubuntu:$ sudo losetup /dev/loop0 2024-07-04-raspios-bookworm-arm64-lite.img [sudo] password for jun:# 查看分区，检测到两个区，其中较小的是系统分区，较大的是根文件系统jun@ubuntu:$ sudo kpartx -av /dev/loop0add map loop0p1 (253:0): 0 1048576 linear 7:0 8192add map loop0p2 (253:1): 0 4481024 linear 7:0 1056768# 创建系统分区挂载目录jun@ubuntu:$ mkdir boot# 创建根文件系统挂载目录jun@ubuntu:$ mkdir rootfs# 挂载系统分区jun@ubuntu:$ sudo mount /dev/mapper/loop0p1 ./boot/# 挂载根文件系统jun@ubuntu:$ sudo mount /dev/mapper/loop0p2 ./rootfs/# 查看系统分区jun@ubuntu:$ ls ./boot/bcm2710-rpi-2-b.dtb bcm2710-rpi-zero-2-w.dtb bcm2711-rpi-cm4s.dtb bootcode.bin fixup4db.dat fixup_x.dat kernel8.img start4.elf start_x.elfbcm2710-rpi-3-b.dtb bcm2711-rpi-400.dtb bcm2712d0-rpi-5-b.dtb cmdline.txt fixup4x.dat initramfs_2712 LICENCE.broadcom start4x.elfbcm2710-rpi-3-b-plus.dtb bcm2711-rpi-4-b.dtb bcm2712-rpi-5-b.dtb config.txt fixup_cd.dat initramfs8 overlays start_cd.elfbcm2710-rpi-cm3.dtb bcm2711-rpi-cm4.dtb bcm2712-rpi-cm5-cm4io.dtb fixup4cd.dat fixup.dat issue.txt start4cd.elf start_db.elfbcm2710-rpi-zero-2.dtb bcm2711-rpi-cm4-io.dtb bcm2712-rpi-cm5-cm5io.dtb fixup4.dat fixup_db.dat kernel_2712.img start4db.elf start.elf# 查看根文件系统jun@ubuntu:$ ls ./rootfs/bin boot dev etc home lib lost+found media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var

6. 安装新内核

  • 进入内核源码目录

  • 安装内核模块到根文件系统

    linux-rpi-6.6.y$ sudo env PATH=$PATH make INSTALL_MOD_PATH=../rootfs modules_install

  • 安装头文件到根文件系统的usr目录

    linux-rpi-6.6.y$ sudo make headers_install INSTALL_HDR_PATH=../rootfs/usr/

  • 安装Image到挂载的boot分区

    linux-rpi-6.6.y$ sudo cp arch/arm64/boot/Image ../boot/kernel8.img

  • 安装设备树文件

    linux-rpi-6.6.y$ sudo cp arch/arm64/boot/dts/broadcom/*.dtb ../boot/linux-rpi-6.6.y$ sudo cp arch/arm64/boot/dts/overlays/*.dtb* ../boot/overlays/

  • 替换version.h

    linux-rpi-6.6.y$ sudo cp include/generated/uapi/linux/version.h ../rootfs/usr/include/linux/version.h

7. 解决内核模块无法加载的问题

  • 进入rootfs根文件系统中的驱动存放目录

    linux-rpi-6.6.y$ cd ./rootfs/lib/modules/6.6.40-v8/

  • 查找.ko文件，发现没有任何内核模块

    6.6.40-v8$ find . -name *ko

  • 检查发现，该目录下有很多.ko.xz文件，原因是make module_install命令执行时，自动将.ko文件进行了压缩，但是这样会导致内核启动时无法加载模块，需要将压缩的.ko文件进行解压

  • 编写脚本modules_install.sh用来在系统第一次开机时生成modules.dep文件，将该脚本存放在rootfs/lib/modules/6.6.40-v8/目录下,脚本内容如下

    #!/bin/bash# modules pathMODULES_PATH=/lib/modules/$(uname -r)# 解压*.ko.xz文件module_decompress(){ MODULES_XZ_FILES=`find ${MODULES_PATH} -name *ko.xz` for MODULE in ${MODULES_XZ_FILES} do set -x xz -dk ${MODULE} set +x done return 0}RET=$(cat ${MODULES_PATH}/modules.dep)if [ -z"${RET}" ]; then # modules decompress module_decompress # generate modules.dep depmod # make sure this script executed only once SCRIPT_NAME=$(basename $0) sed -i"/$SCRIPT_NAME/d" /etc/rc.local # reboot rebootelse echo"modules already installed!"fiexit 0

  • 给脚本以可执行权限

    6.6.40-v8$ sudo chmod 777 modules_install.sh

  • 在根文件系统下的etc/rc.local中添加如下内容,使module_install.sh脚本开机自启动

    # modules_install/bin/bash /lib/modules/$(uname -r)/modules_install.sh &

8. 选择内核

  • 修改boot分区下的config.txt,选择使用新的内核
    $ sudo vi ./boot/config.txt
  • 在config.txt末尾添加如下内容
    kernel=kernel8.img

9. 取消镜像挂载

  • 取消5. 挂载树莓派镜像到Ubuntu的镜像挂载
    jun@ubuntu:$ ls2024-07-04-raspios-bookworm-arm64-lite.img boot rootfsjun@ubuntu:$ sudo umount ./boot jun@ubuntu:$ sudo umount ./rootfsjun@ubuntu:$ sudo losetup -d /dev/loop0

10. 镜像烧录

11. 查看内核是否替换成功

  • 开机，首次开机时系统会自动重启两次，属正常现象
  • 进入系统后查看内核版本,内核版本6.6.40,替换成功
 # uname -a Linux IG-210 6.6.40-v8 #2 SMP PREEMPT Tue Aug 27 14:04:24 CST 2024 aarch64 GNU/Linux
神弓

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