第 1 章 Linux内核配置及编译

1.1 解压内核
8 n+ L0 t" U; P建立源码目录

1. linux@ubuntu:$ cd ~/FS-MP1A/stm32mp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/sources/arm-ostl-linux-gnueabi/linux-stm32mp-5.4.31-r0
   

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  @7 V! i/ ~% A% j6 H3 G6 O

该目录下以patch结尾的文件为ST官方提供的补丁文件，linux-5.4.31.tar.xz为标准linux源码包。
8 M' ^' K3 x8 Z2 g& N解压标准内核源码

1. linux@ubuntu:$ tar -xvf linux-5.4.31.tar.xz

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; O( n6 p8 n9 a$ i- D; z& i
. \% w8 C* V  V% ?: b1 t" k( [
进入内核源码目录下
" U4 N) a! Z/ a8 ^; D& J

1. linux@ubuntu:$ cd linux-5.4.31

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& K' T+ G: O2 m' S+ R
3 |2 Z6 s1 X6 Q0 |3 L( ?
7 p2 _/ y' ]/ D4 Y& N% J( z1.2 添加STMicroelectronics官方补丁
0 h! }) L! z( L: L" W$ @3 j
解压linux内核源码后得到的是Linux社区的标准内核源码，接下来需要将ST官方提供的源码补丁添加到标准内核中。
8 ^$ B% K5 i( m5 ^
0 d$ p: A  O5 _' k8 P# B

1. linux@ubuntu:$ for p in `ls -1 ../*.patch`; do patch -p1 < $p; done

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该命令会将上层目录下所有的patch补丁文件应用到当前的内核中。
) u2 j3 j2 N% F5 J0 E4 E
0 D0 X# W& N$ Z7 n  ~0 ^2 N1.3 生成标准板配置文件
: ?1 I  b* q5 C# A0 @8 w生成multi_v7_defconfig默认配置
* s1 C8 ^0 n0 e
. p3 e9 L. i+ s

1. linux@ubuntu:$ make ARCH=arm multi_v7_defconfig "fragment*.config"

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在默认multi_v7_defconfig配置中加入ST官方提供的fragment config
0 y! l7 J/ k6 i' D: C, W( t
5 K% r1 N8 l# T. q) h' ~) `

1. linux@ubuntu:$ for f in `ls -1 ../fragment*.config`; do scripts/kconfig/merge_config.sh -m -r .config $f; done
   
2. linux@ubuntu:$ yes '' | make ARCH=arm oldconfig

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$ S" g4 X7 i; b4 ]3 H生成自己的默认配置文件
5 Z4 ~0 N) @6 b4 N
) E+ k) `8 m, e0 P- S: {) n

1. linux@ubuntu:$ cp .config arch/arm/configs/stm32_fsmp1a_defconfig

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) u5 ]$ ^8 ?! W1 J取消git中的SHA1

1. linux@ubuntu:$ echo "" > .scmversion

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1.4 配置内核
! Y% n4 {8 b9 W9 f导入交叉编译工具链（如果还未安装SDK可参考《SDK工具链安装》章节进行安装）

1. linux@ubuntu:$ source /opt/st/stm32mp1/3.1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi

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验证开发工具是否安装正确，显示版本信息如下图所示。
7 d8 m$ Z2 p" }; _3 v  h

1. linux@ubuntu:$ $CC --version

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) o% ^7 @9 a. M+ G  B$ P
  J* p0 X. p+ r1 K, R/ b
在编译前如果需要编译额外的功能或者驱动，可以使用meunconfig来对内核进行配置。
& Q5 }5 C, {; s; S
; K: q9 h1 F6 A/ S5 S* |

1. linux@ubuntu:$ make menuconfig

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+ J' w8 o6 Y4 v可以在如上菜单中对内核进行详细的配置。
# d' k! @) q3 q( D4 Q1.5 编译内核

6 z3 Y$ a4 R. p. Z) A) [' H" u2 r; }

1. linux@ubuntu:$ make -j4 ARCH=arm uImage vmlinux LOADADDR=0xC2000040

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4 C' Y- O  V4 q3 e

编译后在内核源码目录下，能够在生成一个vmlinux文件，该文件是没有经过压缩的内核镜像，这个镜像导出了所有的内核符号可以用作仿真调试。

, G  M, t% [& X7 w7 |
此外在arch/arm/boot目录下还生成了一个uImage文件，这就是经过压缩的内核镜像。可以用作系统启动。



% \3 e8 w5 M. `3 D1 X3 C1.6 编译内核模块

1. linux@ubuntu:$ make ARCH=arm modules

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该操作会将内核中配置为模块的源码进行编译，最终得到ko文件。

8 p- u$ i* p& c: K4 K- C6 c' O

1.7 生成设备树

以参考板DK1设备树文件stm32mp15xx-dkx.dtsi和stm32mp157a-dk1.dts为参考，增加stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi和stm32mp157a-fsmp1a.dts：

# e3 o' F1 r9 L% z- u8 `对stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi内容进行整理，去掉没有被使用的节点信息和明显与FS-MP1A的硬件没有关系的节点信息。下文内容是删掉了所有暂不使用的节点信息，整理出一个相对简单的设备树文件，确保内核可以正常启动。后续各个外设移植时会陆续增加文件的相关内容。

# N3 Q3 ]/ |% g4 X+ }  [. c在arch/arm/boot/dts/ 目录下新建
stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi：
% X3 t5 X7 U# Z( I

1. #include "stm32mp157-m4-srm.dtsi"
   $ v9 o+ j: @3 y: }* |
2. #include "stm32mp157-m4-srm-pinctrl.dtsi"
   
3. #include <dt-bindings/mfd/st,stpmic1.h>
   
4. 
   1 Z, D: K5 r0 A2 f1 o
5. / {
   ) G3 Z$ q* M  V( W* F, ~
6.     memory@c0000000 {
   
7.         device_type = "memory";
   
8.         reg = <0xc0000000 0x20000000>;
   $ H/ x$ t& ?7 _8 n9 A" Q
9.     };
   * P; n/ A$ X: u9 Z% `. r" |
10. 
      {. N  M: b0 @. U
11.     reserved-memory {
    4 r9 s/ T. N- e1 G7 }# V% x( b7 I
12.         #address-cells = <1>;
    , u1 h& {6 H( |* s
13.         #size-cells = <1>;
    
14.         ranges;
    % F3 X0 h1 h9 I0 [. H
15. 
    ! G* W/ Q) E5 D& [( K& r
16.         mcuram2: mcuram2@10000000 {
    
17.             compatible = "shared-dma-pool";
    & [9 j6 [. Y9 H( q
18.             reg = <0x10000000 0x40000>;
    7 g/ H3 ]) F! ]4 D
19.             no-map;
    
20.         };
    
21. 
    . d4 [) ^! j- p! G
22.         vdev0vring0: vdev0vring0@10040000 {
    
23.             compatible = "shared-dma-pool";
    $ C: O8 b, t+ H7 m; F7 v
24.             reg = <0x10040000 0x1000>;
    ' W3 u/ V0 D2 ]1 u7 a
25.             no-map;
    
26.         };
    
27. 
    5 r! j; ?; l( j  H
28.         vdev0vring1: vdev0vring1@10041000 {
    ( O' I+ w. U2 P/ e/ l
29.             compatible = "shared-dma-pool";
    * f8 {: i: N# }* [. _. @- A3 A
30.             reg = <0x10041000 0x1000>;
    
31.             no-map;
    ; d* T. y% M: ]6 r
32.         };
    4 A1 t" q6 q# V% f9 B
33. 
    6 R" `  D# A) a% L9 d$ `
34.         vdev0buffer: vdev0buffer@10042000 {
    
35.             compatible = "shared-dma-pool";
    - x, r+ [9 N* d# k
36.             reg = <0x10042000 0x4000>;
    7 X- R2 v1 O$ O
37.             no-map;
    
38.         };
    ' W# Y4 n: ^. {3 \
39. 
    7 M5 D' v9 v* o$ P9 T: o
40.         mcuram: mcuram@30000000 {
    / L' _$ K& L. [$ {3 a. ^
41.             compatible = "shared-dma-pool";
    ( |# b0 J6 {9 Z" }: o
42.             reg = <0x30000000 0x40000>;
    
43.             no-map;
    9 u; a" s1 t# r
44.         };
    
45. 
    3 N& s* j1 F- p7 M
46.         retram: retram@38000000 {
    
47.             compatible = "shared-dma-pool";
    
48.             reg = <0x38000000 0x10000>;
    
49.             no-map;
    
50.         };
    
51.     };
    . D% E9 k. I$ N* X; m2 r  f
52. 
    
53.     vin: vin {
    - k* p! b1 g% c9 q/ O
54.         compatible = "regulator-fixed";
    $ l+ @6 v3 _& M; v1 ?8 c
55.         regulator-name = "vin";
    7 e- p) p4 U  T* F, S" k
56.         regulator-min-microvolt = <5000000>;
    # }# f7 x7 x+ D* q8 W
57.         regulator-max-microvolt = <5000000>;
    
58.         regulator-always-on;
    
59.     };
    ! {% t+ r' c+ ?1 P4 {  c) Z
60. 
    
61.     v3v3: regulator-3p3v {
    . A/ t4 ?# Z* b6 s  f
62.         compatible = "regulator-fixed";
    3 g) N# `- l: \" t' m& _) _2 ?
63.         regulator-name = "v3v3";
    9 z6 m# F* N: n# ^& Y
64.         regulator-min-microvolt = <3300000>;
    
65.         regulator-max-microvolt = <3300000>;
    6 n& J7 P# C9 `7 T
66.         regulator-always-on;
    
67.         regulator-boot-on;
    
68.     };
    
69. 
      n8 J4 @5 i: ]' K8 i1 m
70.     vdd: regulator-vdd {
    % L) x) n# E" d
71.          compatible = "regulator-fixed";
    5 `. H, h, X! t0 P; f  H  K# ?
72.          regulator-name = "vdd";
    
73.          regulator-min-microvolt = <3300000>;
    
74.          regulator-max-microvolt = <3300000>;
    
75.          regulator-always-on;
    
76.          regulator-boot-on;
    / k6 t9 R  ~! G8 Q" V6 v
77.      };
    
78. 
    
79. };
    - k! L3 i- |6 L. t! s0 s
80. 
    & F) b( ]( Y" _; [$ \$ K, r
81. /*HDMI CEC控制器*/
    2 `" M( i# e/ M
82. &cec {
    
83.     pinctrl-names = "default", "sleep";
    
84.     pinctrl-0 = <&cec_pins_b>;
    4 t& g; r) h( o  ~
85.     pinctrl-1 = <&cec_pins_sleep_b>;
    
86.     status = "okay";
    
87. };
    1 |4 R% q2 u1 l! }% [! v0 X
88. 
    / C% }! }2 V4 E& b
89. /*循环冗余校验计算单元*/
    
90. &crc1 {
    & ^# j5 d1 U) ]6 R( L: |. u% G
91.     status = "okay";
    
92. };
    
93. 
    
94. &dma1 {
    
95.     sram = <&dma_pool>;
    
96. };
    
97. 
    
98. &dma2 {
    
99.     sram = <&dma_pool>;
    1 @4 \' f& p! @. {0 u( z1 S
100. };
     : j. O0 b% ]  U+ L! a8 B7 F& _; g
101. /*数字钟温度传感器*/
     - M& s4 L7 [5 u5 G
102. &dts {
     8 o' y* l. |9 V8 d" h! |
103.     status = "okay";
     
104. };
     7 d' F7 o; c( s0 s. W! b5 o8 v
105. /*图像处理单元*/
     " u7 D& n3 X: O6 l
106. &gpu {
     & r& r6 ?+ X' T' {* |: i
107.     contiguous-area = <&gpu_reserved>;
     ) A# ~! `+ k9 v; \
108.     status = "okay";
     9 L' w* r2 ?- p- f$ T6 r, }, j3 {+ N
109. };
       Z+ a1 L9 A( ^
110. /*哈希处理器*/
     
111. &hash1 {
     
112.     status = "okay";
     7 V8 H! ]0 Q# Z* T1 o" E7 r
113. };
     
114. 
     
115. /*处理器间通信控制器*/
     9 W' D: ]' x" w5 `
116. &ipcc {
     ( ^& c# Z' a0 d, ^; ]
117.     status = "okay";
     2 ~9 G4 S3 Y) Z1 x
118. };
     - U  Y% ]" q" k1 Y: R" t
119. 
     ! q3 f' b' E- W& Z8 g4 w' e
120. /*看门狗*/
     4 L# e! v  U9 z/ Y7 W) P8 |
121. &iwdg2 {
     
122.     timeout-sec = <32>;
     
123.     status = "okay";
     8 d3 J9 J- o' C: z4 B
124. };
     5 V8 i# ^! |# p
125. 
     ' Y* I( \# K  B, T9 V( P- S" u5 H- }
126. /*随机数发生器*/
     
127. &rng1 {
     
128.     status = "okay";
     
129. };
     7 w/ p9 Q) u; R7 G
130. 
     
131. /*实时时钟*/
     
132. &rtc {
     3 [: Z4 d* M. ^. b
133.     status = "okay";
     3 \) {/ w$ f- G5 [$ D- {
134. };
     
135. 
     
136. /*sdmmc1 TF卡*/
     2 V0 g' y4 O' D$ y1 ~
137. &sdmmc1 {
     : H; [& Y' W) z. z- y: }
138.     pinctrl-names = "default", "opendrain", "sleep";
     
139.     pinctrl-0 = <&sdmmc1_b4_pins_a>;
     6 K& g$ }/ m# w' S6 A+ g
140.     pinctrl-1 = <&sdmmc1_b4_od_pins_a>;
     ! T9 \1 O+ y; o# R* A  l4 T
141.     pinctrl-2 = <&sdmmc1_b4_sleep_pins_a>;
     ; f  k, M; w' @/ `' g/ j' I* `
142.     cd-gpios = <&gpioh 3 (GPIO_ACTIVE_LOW | GPIO_PULL_UP)>;
     
143.     disable-wp;
     7 q' ?5 _9 {# j" J& E
144.     st,neg-edge;
     
145.     bus-width = <4>;
     
146.     vmmc-supply = <&v3v3>;
     $ q3 H' _) U' V. Y
147.     status = "okay";
     0 m/ g; S( O# m+ B( C0 E9 Q+ Z
148. };
     
149. 
     & S# i" g2 G# Y8 D+ k: U" Y
150. &sram {
       H! [' \/ C/ m: F8 o( i* D
151.     dma_pool: dma_pool@0 {
     
152.         reg = <0x50000 0x10000>;
     ' z0 C: D& \! k! K- ]
153.         pool;
     
154.     };
     + ~3 ^" h" q1 G' S# j' g& ?( r
155. };
     # y! q) M" M& v  ?
156. 
     5 ]9 x; X" [3 \3 x' s
157. /*命令行终端*/
     
158. &uart4 {
     
159.     pinctrl-names = "default", "sleep", "idle";
     
160.     pinctrl-0 = <&uart4_pins_a>;
     9 c# y3 B* ]$ c
161.     pinctrl-1 = <&uart4_sleep_pins_a>;
     ' E; ?$ l3 G9 B
162.     pinctrl-2 = <&uart4_idle_pins_a>;
     
163.     pinctrl-3 = <&uart4_pins_a>;
     
164.     /delete-property/dmas;
     9 G$ X% {: I' m0 d2 ^6 l
165.     /delete-property/dma-names;
     3 S& Y. z; O+ n) N9 q6 @4 I
166.     status = "okay";
     
167. };
     : }- F9 \$ t& m) r7 K* I( R
168. 
     
169. /*电源基准缓冲器*/
     
170. &vrefbuf {
     / \( N: W# S+ s: X7 [7 G! P6 m
171.     regulator-min-microvolt = <2500000>;
     
172.     regulator-max-microvolt = <2500000>;
     
173.     vdda-supply = <&vdd>;
     
174.     status = "okay";
     
175. };
     ! J) f  d1 ]3 c. K; z5 {, |

复制代码

在arch/arm/boot/dts/ 目录下新建
stm32mp157a-fsmp1a.dts：

' E  @! y: L' y; l1 _) J# g; c! k& g

1. /dts-v1/;
   
2. #include "stm32mp157.dtsi"
   
3. #include "stm32mp15xa.dtsi"
   
4. #include "stm32mp15-pinctrl.dtsi"
   
5. #include "stm32mp15xxac-pinctrl.dtsi"
   
6. #include "stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi"
   " V: z" R6 {9 E5 x( _
7. / {
   ) l' `/ l: n! R2 R
8.     model = "HQYJ STM32MP157 FSMP1A Discovery Board";
   
9.     compatible = "st,stm32mp157a-dk1", "st,stm32mp157";
   ! B8 _. `  M. Q2 W9 V3 q, H2 G
10. 
    
11.     aliases {
    
12.         serial0 = &uart4;
    
13.     };
    
14. 
    6 z6 J: y$ n2 E# z, Y, |/ v; }
15.     chosen {
    
16.         stdout-path = "serial0:115200n8";
    
17.     };
    
18. 
    ! ]: B2 g% a  M: U- O
19.     reserved-memory {
    
20.         gpu_reserved: gpu@da000000 {
    1 S! L3 w2 H1 @6 G0 {* n
21.             reg = <0xda000000 0x4000000>;
    
22.             no-map;
    ; \$ f4 |* M" d5 Y& r& ?
23.         };
    
24. 
    9 B8 C0 q2 {+ Q! o0 _8 D1 l! q
25.         optee_memory: optee@0xde000000 {
    
26.             reg = <0xde000000 0x02000000>;
    
27.             no-map;
    
28.         };
    - z3 l: p5 ]' `& Z- [+ s
29.     };
    8 t7 ]) X# ]9 H; t, C
30. };
    
31. 
    8 {# P4 }- S3 J$ T9 B6 }: }  J$ r2 e) J
32. &optee {
    4 x+ f! \+ N8 `! Q" s$ T
33.     status = "okay";
    
34. };

复制代码

添加了新文件需修改Makefile才能编译，修改arch/arm/boot/dts/Makefile，添加stm32mp157a-fsmp1a.dts的编译选项(红色字体部分为添加内容

, G8 M$ g8 S7 p6 o/ V5 B

1.         dtb-$(CONFIG_ARCH_STM32) += \
   7 y% `7 K: P- b9 C  Y) R6 `/ T
2.         stm32f429-disco.dtb \
   0 [9 `* {0 W( @
3.         …….
   . n) r4 L" ]5 B% S
4.         stm32h743i-disco.dtb \
   5 D( s! A) Z; F# {. i% }) ]
5.         stm32mp157a-avenger96.dtb \
   * r! Q6 \) o4 L" [0 e7 V
6.         stm32mp157a-dk1.dtb \
   - a, s, E: ]( g% [
7.         stm32mp157a-fsmp1a.dtb \
   3 r, t# S) A, R
8.         stm32mp157d-dk1.dtb \

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3 I% p: Y; e- {' d重新编译设备树文件

1. linux@ubuntu:$ make ARCH=arm dtbs

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编译完成后会在arch/arm/boot/dts/目录下生成stm32mp157a-fsmp1a.dtb文件

/ Y  X% k$ Y2 A+ p

3 Q0 M8 r+ Q6 u7 F% B将编译好的设备树文件与内核的uImage文件，复制到ubuntu主机的/tftpboot文件夹下，当使用tftp方式下载内核与设备树文件时会用到。

5 h, y: O, u# }5 r$ C0 w3 x$ H

1. linux@ubuntu:$ cp arch/arm/boot/uImage /tftpboot/
   
2. linux@ubuntu:$ cp arch/arm/boot/dts/stm32mp157a-fsmp1a.dtb /tftpboot/

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1.8 配置tftp
; w+ G8 i! O* |' I0 k' G, u' G在linux系统移植中，我们使用tftp下载的方式来验证结果。使用tftp下载需要构建pxelinux相关的目录。此部分可参考《通过tftp方式下载linux内核及设备树》章节进行搭建。
* t6 J$ B& r8 E: A2 W* e, e
4 `0 `& o" E$ V# j- L" {如果环境搭建已经搭建完成，需要将ubuntu主机中的/tftpboot/pxelinux.cfg/01-00-80-e1-42-60-17文件内容，暂时替换为如下内容，在后续的移植过程中会根据不同的需求进行修改。
% d! Q& L' S5 {2 G, }

1. /tftpboot/pxelinux.cfg/01-00-80-e1-42-60-17
   ( n! {0 W# e! D. X: e4 I  K: ]* B
2. 
   7 \' H6 P  F9 J) o( Y% J7 X$ a
3. # Generic Distro Configuration file generated by OpenEmbedded
   6 y" u/ Z( d, T" ?
4. menu title Select the boot mode
   
5. TIMEOUT 20
   5 P. k" g' a! q9 W, `% R$ _9 B
6. DEFAULT stm32mp157a-fsmp1a-emmc
   1 u0 d% W$ p  q* `8 q
7. LABEL stm32mp157a-fsmp1a-emmc
   & G; S2 z) W& q1 X+ I6 h* X
8.         KERNEL /uImage
   
9.         FDT /stm32mp157a-fsmp1a.dtb
   - r( Z- ]9 @, \1 R0 M8 h
10.         APPEND root=/dev/mmcblk1p4 rootwait rw console=ttySTM0,115200

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8 }7 D1 b% h( W# }. i, ~修改01-00-80-e1-42-60-17文件后，继续按照《通过tftp方式下载linux内核及设备树》章节中的描述进行启动。
7 k/ k7 Q8 Q8 f
由于目前还未对源码进行任何修改，在内核启动过程中会停留在如下地方。
  ^& x  ~/ Q# o. |& I- S


后续会通过对系统源码的修改，逐渐完成整个系统的启动和对外围设备的驱动。
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. |* z+ T5 C* A3 ~" x7 l  K. {版权声明：左月先生