u-boot编译及源码分析、linux内核编译及裁剪

一、u-boot编译及源码分析

1.概念:

        uboot是bootloader的一种,主要作用是在内核加载前对硬件设备初始化,并为内核的运行提供引导功能。

2.编译:

1. 解压uboot压缩包,并进入uboot源码目录

tar -zxvf uboot.tar.gz
cd uboot

2. uboot图形界面是基于ncurses库编写的,所以需要先安装该库

sudo apt-get install libncurses5-dev

3. 编译uboot源码

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihfmx6ull_alientek_emmc_defconfig
make V=0 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j16

ARCH:指定目标硬件架构CROSS_COMPILE:设置交叉编译工具链

V=0:控制编译输出的详细程度, 0表示启动静默/精简输出模式, 1表示完整的编译命令,便于调试。

4. 生成结果

生成的结果文件主要是位于uboot顶层目录的: u-boot.imx文件

3.uboot烧录

在Ubuntu下利用imxdownload完成u-boot.imx烧写

./imxdownload u-boot.bin /dev/sdb

4、启动后需要配置uboot的参数(在minicom界面配置,板子复位后快速回车进入配置,配置见上一章)

5、uboot配置常用命令与环境变量

1.命令:

示例

mmc dev 1 0
tftp 80800000 u-boo.imx
mmc write 80800000 2 32E
mmc partconf 1 1 0 0

注意:千万不要写SD卡或者EMMC的前两个块(扇区),里面保存着分区表!

2.环境变量

1、bootcmd

        bootcmd保存着uboot默认命令, uboot倒计时结束以后就会执行bootcmd中的命令。例如:从emmc中读取内核、设备树、启动:

setenv bootcmd 'mmc dev 1; fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc
1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000;'
saveenv

从网络中下载内核、设备树、启动

setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull-alientekemmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000'
saveenv

2、bootargs

        bootargs保存着uboot传递给Linux内核的参数,例如:

从emmc中启动Linux系统:

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
saveenv

从nfs网络中启动Linux系统:

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs
nfsroot=192.168.1.100:/home/linux/nfs/rootfs,proto=tcp rw
ip=192.168.1.50:192.168.1.100:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'
saveenv

二、内核编译及裁剪

1.概念:

内核是操作系统的核心功能代码,是一个大型的开源项目,我们需要对这个源码进行裁剪、编译。我们使用的内核版本为Linux4.1.15

2.编译:

1. 先利用apt-get工具集下载安装lzop工具,安装成功,后续可通过该工具生成zImage文件。

2. 将《驱动资料包\源码\内核》内核文件拷贝到Ubuntu系统中,并对文件进行解压缩。

tar -zxvf 文件名

 3. 编译内核

cd linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_alientek_emmc_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

distclean:表示清除之前的编译内容

imx_alientek_emmc_defconfig:将该配置作为内核的.config配置

menuconfig:通过图形界面配置.config

        补充:*         y        加入内核编译        zImage(包含此功能)

                  空        n        不加入编译        zImage(不包含)

                M         m        以模块形式加入编译        zImage(不包含,但是有此功能模块文件.ko,可以动态加载进去)        如下图:方括号只有前两种方式,尖括号三种

all -j16:通过16核编译代码

ARCH=arm:编译arm32位平台

CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-:设置编译工具链

4. 生成结果

结果文件主要有2个:

                               内核镜像文件: arch/arm/boot/zImage

                               设备树文件: arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb文件

4. 将编译好的两个文件拷贝到tftp管理目录下

5. 通过上一章配置tftp下载设备树和内核镜像后,每次开机即可使用最新版的内核和设备树文件

6. 重新启动开发板,每次从Ubuntu管理目录下载最新版本的内核和设备树文件

<think>好的,用户问的是关于U-Boot移植和Linux内核裁剪的面试回答,需要我帮忙整理这方面的知识点。首先,我需要回想一下U-Boot移植的基本流程,可能包括硬件适配、配置编译、调试启动这些步骤。然后内核裁剪的话,应该涉及配置选项、模块化处理、优化启动这些方面。用户可能是在准备嵌入式开发相关的面试,所以需要重点突出实际操作的步骤和常见问题。 接下来,我需要确认自己是否对这两个主题有足够的了解。U-Boot移植部分,硬件适配需要了解目标板的CPU架构、外设驱动,比如时钟、串口、网卡等。然后是修改配置文件,比如板级支持包,可能需要调整链接脚本、初始化代码。编译过程中可能会有交叉编译工具链的问题,需要正确设置环境变量。调试阶段可能会用到串口输出,或者JTAG工具,处理启动失败的问题,比如DDR初始化不正确,时钟配置错误等。 关于Linux内核裁剪,首先要知道配置工具,比如make menuconfig,如何通过图形界面选择需要的驱动和功能。裁剪的核心是去掉不需要的模块和功能,比如不用的文件系统、网络协议、设备驱动。同时要保持系统的基本功能,比如必要的驱动和进程管理。模块化处理可以把一些驱动编译成模块,减少内核体积。优化启动时间可能需要调整初始化顺序,延迟加载某些模块,或者去除冗余的检测步骤。 用户可能需要具体的例子,比如在裁剪内核时如何选择配置选项,或者U-Boot移植中遇到具体问题如何解决。另外,面试中可能会问及实际项目经验,需要准备一些案例,说明自己如何进行移植和裁剪,遇到的问题和解决方法。 还要注意回答的结构,分点说明,让面试官容易抓住重点。比如先介绍U-Boot移植的步骤,再讲内核裁剪的方法,最后总结两者的关联和注意事项。可能还需要对比不同版本之间的差异,比如U-Boot版本升级带来的变化,或者内核配置选项的不同。 需要检查是否有遗漏的关键点,比如U-Boot的环境变量设置,启动参数传递,内核的启动过程,以及根文件系统的配合。另外,裁剪后的测试方法也很重要,比如如何验证系统功能正常,性能是否达标,稳定性测试等。 可能用户还希望了解常用的工具和命令,比如mkimage制作内核镜像,如何配置启动脚本,使用initramfs还是直接挂载根文件系统。在裁剪内核时,如何通过.config文件进行配置,依赖关系如何处理,避免裁剪过度导致系统无法启动。 最后,需要确保回答简洁明了,技术点准确,避免错误。可能还需要提到相关的调试工具,比如printk调试内核,U-Boot中的md命令查看内存,以及如何利用日志信息排查问题。</think>以下是对U-Boot移植和Linux内核裁剪的技术要点总结,适合作为面试回答的参考框架: --- ### 一、U-Boot移植核心步骤 1. **硬件适配** - 确认CPU架构(ARM/MIPS/RISC-V等)及具体型号 - 添加/修改板级支持文件(board/目录下对应板级代码) - 配置时钟、DDR控制器、串口等基础外设驱动 - 示例:为新板添加`board/myboard/myboard.c`及对应Kconfig 2. **编译配置** ```bash make <board_name>_defconfig # 选择最接近的默认配置 make menuconfig # 图形化配置界面 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make ``` 3. **启动流程调试** - 通过串口输出定位问题阶段: ``` U-Boot SPL 2023.07 ... # 说明SPL阶段正常 DRAM: 512 MiB # DDR初始化成功 MMC: mmc@48060000: 0 # 存储设备检测 ``` 4. **典型问题处理** - DDR参数错误:表现为启动卡在DRAM初始化阶段 - 时钟配置错误:系统运行频率异常导致外设失效 - 环境变量存储:正确配置`CONFIG_ENV_OFFSET`和存储介质类型 --- ### 二、Linux内核裁剪实践 1. **配置体系** - 配置工具链: ```bash make ARCH=arm menuconfig ``` - 关键配置维度: - 处理器类型(CPU_SUBTYPE) - 设备驱动(仅保留目标硬件所需) - 文件系统支持(ext4/yaffs2等) - 网络协议栈裁剪 2. **裁剪策略** ```bash # 查看当前配置差异 diff .config arch/arm/configs/my_defconfig # 典型精简操作 CONFIG_INPUT_TOUCHSCREEN=n # 移除触摸屏驱动 CONFIG_SOUND=n # 禁用音频子系统 CONFIG_DEBUG_KERNEL=n # 关闭调试信息(生产环境) ``` 3. **模块化处理** ```makefile # 驱动编译为模块示例 CONFIG_USB=m # 编译为USB模块 CONFIG_USB_STORAGE=m # USB存储子模块 ``` 4. **启动优化** - 缩短内核解压时间:使用LZO压缩替代gzip - 减少控制台日志输出级别:`loglevel=3`启动参数 - 延迟初始化:将非关键驱动改为模块按需加载 --- ### 三、关联技术要点 1. **U-Boot内核的衔接** - 正确传递启动参数(bootargs): ```bash setenv bootargs 'console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2' ``` - 镜像格式验证:确保内核镜像类型(zImage/uImage/fitImage)匹配 2. **系统完整性验证** - 启动时间测量:`bootchart2`工具分析启动过程 - 存储空间对比:原始内核(15MB) vs 裁剪后(3.5MB) - 稳定性测试:连续72小时压力测试(内存/存储/网络) --- ### 四、高频面试问题示例 1. **Q:如何确定某个驱动是否可以裁剪?** A:通过`make menuconfig`查看驱动依赖关系(按"?"键),结合`lsmod`查看运行系统实际加载的模块 2. **Q:U-Boot移植时出现`undefined reference`错误如何处理?** A:检查交叉编译工具链版本一致性,确认链接脚本中段定义与代码匹配 3. **Q:内核裁剪后网络功能异常的可能原因?** A:逐级检查协议栈配置(PHY驱动->MAC驱动->TCP/IP协议->应用层支持) --- ### 五、项目经验描述建议 ```markdown 某工业控制器项目(ARM Cortex-A8): 1. 完成U-Boot从v2018.05到v2023.07的升级移植 - 解决新版本移除legacy API的兼容性问题 - 优化SPL阶段从8秒缩短至1.2秒 2. 内核从4.19裁剪至1.8MB - 保留实时调度功能(CONFIG_PREEMPT_RT) - 通过ftrace确认移除非必要的中断处理 3. 最终实现系统冷启动<1.5秒的行业领先指标 ``` --- 以上内容可根据具体面试岗位需求,重点强调硬件适配经验、性能优化成果或稳定性保障方案等不同维度。
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