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SDK 内核设置

menuconfig 是 Linux 内核提供的交互式配置工具，具有基于终端的图形化界面，可直观地浏览和修改内核配置选项。它能够自动处理配置项之间的依赖关系，避免手动修改配置文件时可能出现的冲突。 除了 menuconfig 外，内核还提供了 nconfig、xconfig 等其他配置界面。以下将介绍 menuconfig 的主要功能和基本使用方法。

1. 配置界面​

执行如下指令，打开配置界面：

./build.sh lunch
./build.sh kernel-config

2. 基本操作​

  1. 执行命令后显示的配置界面如下：
    Luckfox

从界面上方我们可以看到 menuconfig 的基本操作和说明。

  1. 按键操作：

    • ↑↓PgUpPgDn：浏览、选择内核功能
    • ←→：选择Select、Exit等操作
    • Enter：进入子菜单吃的
    • Y：选中这项功能
    • N：排除这项功能
    • M：以模块的形式选择
    • Esc：双击Esc返回上一级菜单
    • ?：查看这项功能的帮助信息
    • /：搜索

  2. 图例说明：

    • [*] ：已选中的项目
    • [ ] ：未选中的项目
    • <M> ：已选中的项目（以模块形式）
    • < > ：未选中的项目（以模块形式）

  3. 中间区域是用户选择各项功能的地方，您可以使用上下方向键进行导航，同时也支持直接按下行首带颜色的字母，跳转到该行，如 Kernel Features 的首字母 K，当我们按下 K 键时就会直接跳转至该行。

  4. 底部区域包含了一些常用的操作选项，为用户提供了重要的交互功能。它们的作用如下：

    • <Select>：进入当前高亮配置项的子菜单
    • <Exit>：退出当前菜单，返回上一层
    • <Help>：提供当前高亮配置项的帮助信息
    • <Save>：保存当前的配置更改，但不退出配置工具
    • <Load>：加载指定的配置文件

3. 功能简述​

内核配置界面的中间部分是一个多层级的菜单系统，您可以通过上下方向键进行导航，按 Enter 键进入子菜单，按 Esc 键返回上一级菜单，通过这个界面，用户可以根据系统需求灵活配置内核，选择需要的功能和驱动，以构建适合特定硬件和用途的定制内核，以下是 Linux 内核配置界面中的主要项目：

  • General setup（常规设置）：运行时的基本配置
  • Kernel Features（内核特性）：核心功能的配置，如模块化、块设备支持等
  • CPU Power Management（CPU 功耗管理）：配置 CPU 的功耗管理选项
  • Enable loadable module support（启用可加载模块支持）：是否支持内核模块
  • IO Schedulers（I/O 调度器）：配置磁盘 I/O 调度器
  • Networking support（网络支持）：配置网络支持，包括协议、设备等
  • Device Drivers（设备驱动）：配置各种设备驱动，如输入设备、USB 设备等
  • File systems（文件系统）：配置文件系统支持，选择支持的文件系统类型
  • Security options（安全选项）：配置内核安全相关选项
  • Cryptographic API（加密 API）：配置加密 API 支持

4. Kernel 添加驱动示例​

以下示例演示如何在 Kernel 中添加 USB TO AUDIO 驱动：

  1. 打开配置界面。进入 SDK 根目录，启动 kernel 配置界面。对于尚未编译过的 SDK，请先根据所使用的开发板选择相应的分支：
  2. 按 / 键后输入 SND_USB_AUDIO 并回车开始搜索。
    Luckfox
  3. 若仅有一个匹配项，按 1 即可跳转至该配置位置。若存在多个匹配结果，请根据路径选择对应的组件。
    Luckfox
  4. 按下 Y 或 Space 勾选 SND_USB_AUDIO，然后选择 Save 保存配置。
    Luckfox
  5. 编译内核和编译 rootfs：
    ./build.sh kernel
    ./build.sh rootfs
[提示]

在内核中将驱动配置为 =m（模块）时，虽然编译内核会生成 .ko 文件，但这些模块会被安装到根文件系统（rootfs）的 /lib/modules/<kernel-version>/ 目录中，因此除了编译内核本身外，还必须重新编译 rootfs 才能将模块正确打包进系统镜像。

5. 单独烧录内核和 rootfs​

  1. 打开 瑞芯微写入工具（RKDevTool），首先执行 清空所有项（Clear Items） 操作。
    Luckfox
  2. 在空白处右键选择 导入配置（Load Config）。
    Luckfox
  3. 选中所有文件后，双击 parameter.txt 并点击 打开（Open），工具会自动加载分区配置。
    Luckfox
  4. 加载 MiniLoaderAll.bin 与 rootfs.img 文件，并勾选对应选项。最后点击 Run 按钮开始更新固件。
    Luckfox
  5. 登录开发板验证：
    Luckfox

6. Linux下加载 ko 驱动模块​

6.1 ko 文件简介​

在Linux操作系统中，.ko文件是内核模块文件的扩展名。内核模块是一种可以在运行时加载和卸载的代码，用于扩展Linux内核的功能，无需重新编译整个内核。每个.ko文件包含模块的代码和元数据，允许用户在不重新启动系统的情况下添加或移除特定功能，如驱动程序或文件系统支持。

6.2 ko文件的优点​

  1. 动态加载和卸载：内核模块可以在运行时动态加载到内核中，也可以随时卸载，无需重新启动系统。这使得系统管理员和开发人员能够在不中断系统运行的情况下添加、测试或修复功能。
  2. 节约资源：内核模块允许将不常用的功能作为模块加载，从而减少了系统内核的大小和内存占用。这有助于提高系统的资源利用率。
  3. 定制性： 内核模块允许用户根据需要添加或移除特定功能，从而实现定制化的系统。这对于嵌入式系统、特定硬件支持和特定应用场景非常有用。
  4. 减少编译时间： 重新编译整个内核可能会花费大量时间，而使用内核模块则可以避免这种情况。只需编译和加载所需的模块，节省了时间和资源。
  5. 快速调试和开发：内核模块可以在不重新启动系统的情况下加载和卸载，这使得驱动程序和其他内核代码的调试和开发变得更加高效。
  6. 易于维护： 内核模块的独立性使得它们可以独立于整个内核进行维护和升级。这有助于降低系统维护的复杂性。
  7. 增加兼容性：内核模块可以根据需要支持多个内核版本，从而增加了软件的兼容性和灵活性。

6.3 应用实例​

下载工程文件戳我下载，整个工程只有两个文件，一个helloworld.c，一个用来控制编译的Makefile。

  1. 将工程文件复制到已经安装了编译通过的 Luckfox Lyra SDK 的 Ubuntu 主机或虚拟机上。

  2. 打开并修改 Makefile 文件，以便 make 命令能够进入指定的内核源代码目录，即 Luckfox Lyra SDK 中的 kernel-6.1 目录。建议直接下载 Makefile 文件，若使用复制粘贴，请自行调整 Tab 缩进问题。

    obj-m += helloworld.o
    KDIR:=/home/xt/zt-ssd/kernel-6.1
    PWD?=$(shell pwd)
    all:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
        echo $(PWD)
    clean:
        rm -f *.ko *.o *.mod *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order

  3. 代码部分：

    #include <linux/module.h>
    #include <linux/init.h>

    static int helloworld_init(void)
    {
        printk("helloworld!\n");
        return 0;
    }

    static void helloworld_exit(void)
    {
        printk("helloworld bye\n");
    }

    module_init(helloworld_init);
    module_exit(helloworld_exit);

    MODULE_LICENSE("GPL");
    MODULE_AUTHOR("Luckfox");
    MODULE_VERSION("V1.0");
    • 模块加载函数：当通过insmod或modprobe命令加载内核模块时，模块的加载函数会自动被内核执行，完成本模块的相关初始化工作。 Linux内核模块加载函数一般以__init标识声明，模块加载函数以“module_init（函数名）”的形式被指定。它返回整型值，若初始化成功，应返回0。而在初始化失败时，应该返回错误编码。在Linux内核里，错误编码是一个接近于0的负值。
    • 模块卸载函数：当通过rmmod命令卸载某模块时，模块的卸载函数会自动被内核执行，完成与模块卸载函数相反的功能。 Linux内核模块加载函数一般以__exit标识声明，模块卸载函数在模块卸载的时候执行，而不返回任何值，且必须以“module_exit（函数名）”的形式来指定。
    • 模块许可证声明许可证（LICENSE）：明描述内核模块的许可权限，如果不声明LICENSE，模块被加载时，将收到内核被污染（Kernel Tainted）的警告。在Linux内核模块领域，可接受的LICENSE包括“GPL”、“GPL v2”、“GPLand additional rights”、“Dual BSD/GPL”、“Dual MPL/GPL”和“Proprietary”（关于模块是否可以采用非GPL许可权，如“Proprietary”，这个在学术界和法律界都有争议）。大多数情况下，内核模块应遵循GPL兼容许可权。Linux内核模块最常见的是以MODULE_LICENSE（“GPL v2”）语句声明模块采用GPL v2。
    • 模块作者等信息声明：MODULE_AUTHOR、MODULE_DESCRIPTION、MODULE_VERSION、MODULE_DEVICE_TABLE、MODULE_ALIAS分别声明模块的作者、描述、版本、设备表和别名

  4. 进入工程文件中，执行以下命令（其中CROSS_COMPILE的地址需要按SDK的实际路径填写）：

    export ARCH=arm CROSS_COMPILE=/home/ubuntu/Luckfox/Luckfox-Lyra-sdk/prebuilts/gcc/linux-x86/arm/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf-

    make
    #执行 make 后打印信息
    $ make
    make -C /home/xt/zt-ssd/kernel-6.1 M=/home/xt/ko-test modules
    make[1]: Entering directory '/mnt/zitai-ssd/xt/kernel-6.1'
      CC [M]  /home/xt/ko-test/helloworld.o
      MODPOST /home/xt/ko-test/Module.symvers
      CC [M]  /home/xt/ko-test/helloworld.mod.o
      LD [M]  /home/xt/ko-test/helloworld.ko
    make[1]: Leaving directory '/mnt/zitai-ssd/xt/kernel-6.1'
    echo /home/xt/ko-test
    /home/xt/ko-test

  5. 把 helloworld.ko上传到开发板上，可以使用 SCP，ADB等方式。

    scp  helloworld.ko root@192.168.10.188:/

  6. 执行以上命令可以进行验证。

    root@luckfox:~# insmod helloworld.ko
    root@luckfox:~# rmmod helloworld.ko

  7. 最后我们使用 dmesg 查看日志。

    root@luckfox:~# dmesg | grep hello
    [13105.396731] helloworld!
    [13181.378401] helloworld bye