Raspberry树莓派内核编译环境搭建

★树莓派目标系统配置:
① 下载最新的官方镜像文件，用Win32DiskImager软件制作TF系统盘（否则后面的操作有可能不会太顺利）。
   镜像文件的官网下载页面 https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
   镜像文件读写工具下载页面 https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/

② 第一次启动后，第一件事是进行TF卡扩容。
   由于官方镜像文件针对是4GB的TF卡，如果你使用的是4G以上的，那么剩余空间是没办法用的。
   可以手工用fdisk进行处理，也可以使用官方的命令：raspi-config进行自动全量扩充，然后重启机器即可。

③ 执行rpi-update更新内核与固件。（即使当前系统是官方最新的镜像，也未必是最新版本）
  rpi-update是Raspbian内置的更新内核和相关固件的脚本，它的逻辑是去 https://github.com/Hexxeh/rpi-firmware 这个仓库下载最新的内核和固件，替换现有的版本。更新完成后会更新/boot/.firmware_revision，记下最新版本对应的Git Hash，以后rpi-update或rpi-source都会根据这个Hash去GitHub找对应文件
  可以在目标系统中，通过rpi-source获取与内核匹配的源码。

④ 检查当前gcc版本与生成当前内核所用的gcc的版本是否一致(如果不需要在目标系统上编译内核，可跳过此步骤)。
   查看当前gcc的版本号：gcc --version
   查看生成当前内核所用的gcc的版本：cat /proc/version（显示当前内核版本以及编译所用gcc的版本）
   如果当前gcc版本为4.6，而当前内核编译所用的gcc版本是4.9，则最好升级当前的gcc版本到4.9:
  可以直接sudo apt-get install gcc-4.9 g++-4.9，然后用update-alternatives设置优先级即可[1]:
  sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-4.6 20
  sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-4.9 50
  sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-4.6 20
  sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-4.9 50

★上位机交叉编译环境配置:

●㈠ 安装交叉编译的操作系统
  通过vmware搭建ubuntu虚拟机。
  后面的操作默认都是在ubuntu虚拟机上完成。


●㈡ 安装git工具
  $ sudo apt-get install git


●㈢下载安装交叉编译器(toolchain)
$ git clone  --depth 1  git://github.com/raspberrypi/tools.git
  克隆后，在本地得到一个tools目录。
  安装工具链，实际上只要设置下路径的环境变量：
  在~/.bashrc加入交叉编译工具的路径到环境变量，然后重启终端命令行（本人电脑是64位）：
  export PATH=$PATH:$HOME/raspberrypi/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin
  测试交叉编译环境是否配置成功：
  输入命令$ arm-linux-gnueabihf-gcc -v 是否看到交叉编译器的版本信息。

●㈣下载编译linux内核源码
下载最新版本的树莓派系统内核:
$ git clone --depth 1 git://github.com/raspberrypi/linux.git
如果不需要升级更新目标系统的内核，只是为了开发设备驱动模块的话，那就要下载与目标系统内核版本一致的内核源码:
例如，直接获取具体内核版本 $ wget https://github.com/raspberrypi/linux/archive/rpi-4.1.y.tar.gz
如何查看当前树莓派内核版本，在树莓派系统中，通过命令cat /proc/version来查看当前raspbian(linux)内核版本。
源码下载后，配置/编译步骤如下：
① 进入内核源码目录
   $ cd linux-src     #假定linux-src为下载的源码目录
② 设置环境变量
   $ KERNEL=kernel7     
③ 配置内核（生成.config文件）
   Δ生成默认的内核配置文件
   $ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  bcm2709_defconfig
   参数说明：ARCH=arm 指令架构为arm；
             编译器为arm-linux-gnueabihf-；
             内核源码配置为bcm2709_defconfig；
   Δ通过菜单互动进行配置
   $ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  menuconfig
   通过此命令也可以查看当前配置（确认时选择Cancel）
   
④ 正式编译内核（并生成 zImage modules dtbs)
  $ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage modules dtbs
  如果能够成功编译内核，说明内核模块的交叉编译环境搭建成功了。
    
⑤优化Makefile文件
  可以修改Makefile，直接指定ARCH、CROSS_COMPILE这两个参数的值，简化make操作。


●㈤更新树莓派目标板内核
①将一张TF卡（必须已安装树莓派的系统镜像）通过读卡接入到PC上。
②将TF卡加载到ubuntu系统
  $ lsblk      #查看所有块设备
  $ mkdir /mnt/fat32
  $ mkdir /mnt/ext4
  $ sudo mount /dev/sdb1 /mnt/fat32
  $ sudo mount /dev/sdb2 /mnt/ext4

  $ sudo make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- INSTALL_MOD_PATH=/mnt/ext4 modules_install
  $ sudo cp /mnt/fat32/$KERNEL.img /mnt/fat32/$KERNEL-backup.img

  $ sudo scripts/mkknlimg 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

  最后把TF卡插回到树莓派的卡槽，上电。

★交叉编写驱动模块
㈠ 示例Hello world模块的代码
    #include <linux/init.h>  
    #include <linux/module.h>  
    #include <linux/moduleparam.h>  
    MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");  
    static int hello_init(void)  
    { printk(KERN_ALERT"Hello, world\r\n");  
      return 0;  
    }  
    static void hello_exit(void)  
    { printk(KERN_ALERT"Goodbye, cruel world\r\n");  
    }  
    module_init(hello_init);  
    module_exit(hello_exit);  

㈡ 编写Makefile
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := hello.o
else
KDIR := ~/raspberrypi/linux_src
all:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
clean:
        rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers  modul*
endif

㈢ 执行make编译
  会在当前目录下生成hello.ko文件。
  必须确保内核源码版本以及内核配置文件信息与目标系统一致。
  否则编译出的模块可能无法正确加载到目标系统中去运行。
  一了百了的方法是，编译内核并更新目标系统。
 
㈣ 将hello.ko上传到嵌入式目标系统
 树莓派系统默认会开启SSH服务，以及其附带的SFTP服务。
  在PC上通过FTP软件（支持SFTP协议的FTP工具有FLXFTP、FileZilla等）传输文件。
  目标主机填：sftp://192.168.1.102（换成您的树莓派的IP地址。前面的sftp://一定要加）。用户名和密码照实填（Raspbian默认是pi/raspberry）。