最详细的树莓派更换自定义内核步骤

设备准备

• 树莓派4B
• Ubuntu18.04.6虚拟机
• SD卡（已安装树莓派系统）
• 读卡器

说明：本文仅针对树莓派4B更换自定义的32位内核。如果树莓派型号不同还需要参考文末的参考链接，结合本文内容，相信你一定能弄明白。

安装依赖项

第一行安装一些后续程序所需要的包；第二行安装32位内核的交叉编译工具。

为什么需要交叉编译工具呢？这是由于我们使用的Ubuntu是基于Linux的64位系统，但是我们想要编译的树莓派系统内核是32位的ARM架构程序。因此需要借助交叉编译工具进行编译。

注意：没有依赖项和交叉编译工具后面的步骤无法顺利进行，请确保所有依赖项和交叉编译工具均已安装。此外，交叉编译工具仅用于交叉编译arm32位程序，如果想编译64位内核请参考文末的链接。

sudo apt install git bc bison flex libssl-dev make libc6-dev libncurses5-dev
sudo apt install crossbuild-essential-armhf

下载内核源码

--depth=1保证只下载最新版本的树莓派内核源代码。如果没有该参数则会下载所有的分支。如果不是想进行开发，建议使用git下载时都加上--depth参数。

如果想下载特定版本的树莓派内核，请打开https://github.com/raspberrypi/linux在branch中寻找合适的版本并使用git下载到本地。

经测试，树莓派4B不能使用高于5.15.y版本的内核，因此需要使用下面的命令下载5.15版本的内核。(测试了6.1.y版本不行，5.18.y版本不行，5.15y版本可以)

git clone -b rpi-5.15.y --single-branch --depth=1 https://github.com/raspberrypi/linux

图1 下载不同版本的树莓派内核

预配置

进入刚刚下载树莓派源代码目录，设置环境变量KERNEL，并使用make指定bcm2711_defconfig配置模板生成arm架构32位的配置文件。

• ARCH=arm代表架构位arm32位架构；
• CROSS_CPMPILE指定交叉编译工具为linux平台交叉编译arm32位工具；
• 最后指定初始配置文件的模板为bcm2711_defconfig。

注意：树莓派版本不同，这里设置的环境变量KERNEL不同，所使用的配置模板也不同，其他型号的具体参数设置请参考文末链接。

cd linux
KERNEL=kernel7l
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- bcm2711_defconfig

配置内核

这里使用make工具打开linux内核配置菜单。64位内核在这与此命令不同，请结合本文内容并参考文末链接：

ARCH和CROSS_COMPILE参数与预配置中的参数和意思相同，不再赘述。最后的menuconfig命令指示打开linux配置菜单。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

在配置菜单中，使用方向键移动光标；使用 y 键选择功能，可以将该功能编译进内核，此时功能前面变为[*]；使用m键选中功能，可以将该功能作为模块编译，此时功能前面变为[M]；使用 n 键可以取消选中，此时功能前面变为[ ]。

图2 内核配置菜单

在配置内核时，有时想将功能编译进内核，但是会如下图提示：

图3 将功能编译进内核却报错

这是因为这个功能还依赖于其他功能。而其他功能是被作为模块编译的。因此要想将该功能编译进内核，就也得把它依赖的功能编译进内核。所以，我们回到功能页面，按下 h 键就可以看到它依赖的都是哪些功能了。

图4 查看所依赖的功能

我们只需寻找到这些功能，并把它也配置为编译进内核就好了。怎么寻找呢？我们可以按下 / 键调出搜索菜单，然后输入功能的名字就可以查找到这个模块啦。找到模块位置后，将其状态设置为 [*] 就可以啦。此时再回到原来的功能，就可以成功将其编译进内核了。

图5 查找功能位置

最后不断按ESC返回上级菜单，提示选择YES保存即可。

交叉编译

内核配置完成后，我们就要进行交叉编译，将源代码编译为可执行程序。执行下面的代码即可。64位内核在这与此命令不同，请结合本文内容并参考文末链接：

• ARCH、CROSS_COMPILE参数不再赘述。
• zImage：生成的 Linux 内核镜像的文件名；
• modules：生成内核模块；
• dtbs：生成设备树二进制文件（Device Tree Binary）。设备树是一种描述硬件设备信息的数据结构，用于在 Linux 内核中动态配置硬件。生成的设备树二进制文件将包含硬件设备的描述信息
• ；-j24 多线程编译。其后的数字取决于电脑的CPU线程数量，一般为CPU线程数量*1.5。请自行修改为适合自己电脑的参数。

sudo make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage modules dtbs -j24

注意：如果编译失败，请自行查找错误。网络上一般都有线程的解决方法。唯一要注意的是，报错信息并不总是在make结尾，中间也可能出现报错。因此在编译失败后请使用第三方工具查找make输出所有结果中含有error的内容。建议将Make输出信息输出到文件，便于查找错误信息。

内核安装

将预安装有系统的SD卡插入读卡器，连接到Ubuntu虚拟机。执行下面的命令查看SD卡的分区情况。

sudo lsblk

图6 查看分区

其中，boot分区，即小一点的分区，文件系统格式一般为fat32；rootfs分区，即大一点的分区，文件系统格式一般为ex4。这里要将分区号与文件系统格式对应。在本文中，sdb1对应fat32文件系统；sdb2对应ex4文件系统。

此时，我们应该还在下载的树莓派内核源代码的目录，即在名为linux的目录下。如果不在，请切换到刚刚下载的树莓派内核源代码目录。

然后，创建文件夹，将不同的文件系统挂载到对饮的目录下。这里sdb1对应fat32文件系统；sdb2对应ex4文件系统。如果你的电脑上不是，请自行调整顺序，保证文件系统挂载到和其相同的目录下。

sudo mkdir mnt
sudo mkdir mnt/fat32
sudo mkdir mnt/ext4
sudo mount /dev/sdb1 mnt/fat32
sudo mount /dev/sdb2 mnt/ext4

接下来，执行下面的命令，安装内核及模块。64位内核在这与此命令不同，请结合本文内容并参考文末链接。

sudo env PATH=$PATH make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- INSTALL_MOD_PATH=mnt/ext4 modules_install

然后，备份原内核、复制新内核及设备树信息。64位内核在这与此命令不同，请结合本文内容并参考文末链接。

sudo cp mnt/fat32/$KERNEL.img mnt/fat32/$KERNEL-backup.img
sudo cp arch/arm/boot/zImage mnt/fat32/$KERNEL.img
sudo cp arch/arm/boot/dts/*.dtb mnt/fat32/
sudo cp arch/arm/boot/dts/overlays/*.dtb* mnt/fat32/overlays/
sudo cp arch/arm/boot/dts/overlays/README mnt/fat32/overlays/
sudo umount mnt/fat32
sudo umount mnt/ext4

将SD卡重新插入树莓派，启动树莓派，使用下列命令即可查看内核版本。至此，大功告成！

uname -a

参考链接：

Raspberry Pi Documentation - The Linux kernel --- Raspberry Pi 文档 - Linux 内核

主要参考Building the Kernel Locally、Cross-Compiling the Kernel、Configuring the Kernel。