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title: "Linux内核编译与配置" tags:

嵌入式Linux
内核编译
内核配置
Kconfig
Makefile
I.MX6ULL created: 2026-09-17 updated: 2026-09-17 pdf_ref: "正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V2.0.1 - 第三十五章 Linux内核顶层Makefile详解" ---

一、Linux内核概述

1.1 内核版本

Linux内核版本号由三个数字组成：主版本.次版本.修订号。例如Linux 4.1.15，其中：

4：主版本号，重大架构变更时递增
1：次版本号，奇数表示开发版，偶数表示稳定版
15：修订号，bug修复和小功能更新

查看内核版本：

uname -r
# 输出示例：4.1.15-gb39c1d0

1.2 内核源码结构

Linux内核源码主要目录结构如下：

linux-4.1.15/
├── arch/           # 架构相关代码（ARM、x86等）
├── block/          # 块设备驱动
├── crypto/         # 加密算法
├── Documentation/  # 内核文档
├── drivers/        # 设备驱动
├── fs/             # 文件系统
├── include/        # 头文件
├── init/           # 内核初始化
├── ipc/            # 进程间通信
├── kernel/         # 内核核心
├── lib/            # 库函数
├── mm/             # 内存管理
├── net/            # 网络协议栈
├── scripts/        # 构建脚本
├── security/       # 安全模块
├── sound/          # 音频驱动
└── Makefile        # 顶层Makefile

1.3 内核配置系统

Linux内核使用Kconfig配置系统，主要文件包括：

Kconfig：配置项定义
Makefile：编译规则
defconfig：默认配置文件

配置流程：Kconfig → menuconfig → .config → 编译

二、内核配置系统

2.1 Kconfig语法

Kconfig是Linux内核的配置描述语言，定义在各子目录的Kconfig文件中。

基本语法结构

config 选项名称
    类型(bool/tristate/int/hex/string)
    "提示信息"
    默认值
    依赖关系
    帮助文本

配置项类型

类型	说明	取值
`bool`	布尔类型	y或n
`tristate`	三态类型	y、n或m（模块）
`int`	整数类型	数字
`hex`	十六进制	0x格式数字
`string`	字符串	任意字符串

常用关键字

# 定义配置项
config LED_DRIVER
    bool "LED Driver"
    default y

# 三态类型（可编译为模块）
config USB_STORAGE
    tristate "USB storage support"
    default m

# 整数类型
config NR_CPUS
    int "Maximum number of CPUs"
    range 2 8
    default 4

# 依赖关系
config HIGHMEM
    bool "High Memory Support"
    depends on ARM

# 反向依赖
config FB
    bool "Support for frame buffer"
    depends on !S390

# 选择依赖
config SND_SOC
    tristate "ALSA SoC support"
    select SND_PCM

# 多选依赖
config EXT4_FS
    tristate "Ext4 file system"
    depends on BLOCK

菜单结构

# 创建菜单
menu "Device Drivers"
    source "drivers/Kconfig"
endmenu

# 创建子菜单
menu "Network device support"
    menu "Ethernet driver support"
        source "drivers/net/ethernet/Kconfig"
    endmenu
endmenu

# 条件菜单
if ARCH_ARM
    menu "ARM specific configuration"
    endmenu
endif

2.2 配置项依赖关系

依赖关系是Kconfig的核心机制，确保配置选项的逻辑正确性。

# depends on - 必须满足
config MODULE_UNLOAD
    bool "Module unloading"
    depends on MODULES

# ! 取反
config LOCALVERSION
    string "Local version - append to kernel release"
    depends on !COMPILE_TEST

# || 或
config SND
    tristate "Sound card support"
    depends on AUDIT || !AUDIT

# && 与
config X86_64
    bool "64-bit kernel"
    depends on 64BIT && X86

# 选择依赖（自动选择被依赖项）
config SND_SOC
    tristate "ALSA SoC support"
    select SND_PCM

# 反向选择
config SND_SOC_I2S
    tristate "Generic I2S driver"
    select SND_SOC

2.3 menuconfig使用

make menuconfig是基于ncurses的图形配置界面。

# 基本使用
make menuconfig

# 交叉编译配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

# 使用外部分支配置
make ARCH=arm menuconfig O=out/

配置界面操作：

y：编译进内核
m：编译为模块
n：不编译
?：查看帮助
/：搜索配置项
Esc Esc：返回上级

三、顶层Makefile详解

3.1 版本信息

顶层Makefile开头定义内核版本号：

# 版本定义
VERSION = 4
PATCHLEVEL = 1
SUBLEVEL = 15
EXTRAVERSION =

# 自动生成版本信息
KERNELVERSION = $(VERSION)$(PATCHLEVEL)$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)

3.2 MAKEFLAGS设置

# 递归编译标志
MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)

-r禁止内置规则，-R禁止内置变量，提高编译效率。

3.3 输出控制

# V=1 显示详细编译命令
ifeq ("$(origin V)", "command line")
KBUILD_VERBOSE = $(V)
endif
ifndef KBUILD_VERBOSE
KBUILD_VERBOSE = 0
endif

ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1)
quiet =
Q =
else
quiet=quiet_
Q = @
endif

export quiet Q KBUILD_VERBOSE

使用方法：

make V=0：静默输出（默认）
make V=1：显示完整编译命令

3.4 静默编译

# make -s 静默模式
ifneq ($(filter 4.%,$(MAKE_VERSION)),)  # make-4
ifneq ($(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS))),)
quiet=silent_
endif
else  # make-3.8x
ifneq ($(filter s% -s%,$(MAKEFLAGS)),)
quiet=silent_
endif
endif

3.5 输出目录配置

# O=xxx 指定输出目录
ifeq ($(KBUILD_SRC),)
ifeq ("$(origin O)", "command line")
KBUILD_OUTPUT := $(O)
endif
endif

使用方法：

make O=out/linux    # 编译输出到out/linux目录

3.6 代码检查

# C=1 检查需要重新编译的文件
# C=2 检查所有源文件
ifeq ("$(origin C)", "command line")
KBUILD_CHECKSRC = $(C)
endif
ifndef KBUILD_CHECKSRC
KBUILD_CHECKSRC = 0
endif

3.7 外部模块编译

# M=dir 编译外部模块
ifdef SUBDIRS
KBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS)
endif

ifeq ("$(origin M)", "command line")
KBUILD_EXTMOD := $(M)
endif

# 外部模块时，目标为modules
ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
_all: all
else
_all: modules
endif

使用方法：

make M=/path/to/module    # 编译外部模块

ifeq ($(KBUILD_SRC),)
srctree := .
else
ifeq ($(KBUILD_SRC)/,$(dir $(CURDIR)))
srctree := ..
else
srctree := $(KBUILD_SRC)
endif
endif
objtree := .
src := $(srctree)
obj := $(objtree)

VPATH := $(srctree)$(if $(KBUILD_EXTMOD),:$(KBUILD_EXTMOD))

export srctree objtree VPATH

3.9 架构与交叉编译配置

# 架构类型
ARCH ?= $(SUBARCH)
CROSS_COMPILE ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

实际使用时需要修改为：

ARCH ?= arm
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-

或者通过命令行指定：

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

3.10 工具链变量

AS = $(CROSS_COMPILE)as
LD = $(CROSS_COMPILE)ld
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
CPP = $(CC) -E
AR = $(CROSS_COMPILE)ar
NM = $(CROSS_COMPILE)nm
STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip
OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump

3.11 头文件路径

USERINCLUDE := \
    -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include/uapi \
    -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \
    -I$(srctree)/include/uapi \
    -Iinclude/generated/uapi \
    -include $(srctree)/include/linux/kconfig.h

LINUXINCLUDE := \
    -I$(srctree)/arch/$(hdr-arch)/include \
    -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated/uapi \
    -Iarch/$(hdr-arch)/include/generated \
    $(if $(KBUILD_SRC), -I$(srctree)/include) \
    -Iinclude \
    $(USERINCLUDE)

3.12 导出变量

export VERSION PATCHLEVEL SUBLEVEL KERNELRELEASE KERNELVERSION
export ARCH SRCARCH CONFIG_SHELL HOSTCC HOSTCFLAGS CROSS_COMPILE AS LD CC
export CPP AR NM STRIP OBJCOPY OBJDUMP
export MAKE AWK GENKSYMS INSTALLKERNEL PERL PYTHON UTS_MACHINE
export HOSTCXX HOSTCXXFLAGS LDFLAGS_MODULE CHECK CHECKFLAGS
export KBUILD_CPPFLAGS NOSTDINC_FLAGS LINUXINCLUDE OBJCOPYFLAGS LDFLAGS
export KBUILD_CFLAGS CFLAGS_KERNEL CFLAGS_MODULE CFLAGS_GCOV CFLAGS_KASAN
export KBUILD_AFLAGS AFLAGS_KERNEL AFLAGS_MODULE
export KBUILD_AFLAGS_MODULE KBUILD_CFLAGS_MODULE KBUILD_LDFLAGS_MODULE
export KBUILD_AFLAGS_KERNEL KBUILD_CFLAGS_KERNEL
export KBUILD_ARFLAGS

四、内核配置方法

4.1 make xxx_defconfig

首次编译前需要使用make xxx_defconfig配置内核：

# 使用默认配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig

# 配置目标匹配
%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

执行流程：

make xxx_defconfig
    ↓
scripts_basic (编译fixdep、bin2c工具)
    ↓
scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/arm/configs/xxx_defconfig Kconfig
    ↓
生成.config文件

4.2 make menuconfig

图形化配置界面：

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

配置文件位置：

输入：arch/arm/configs/xxx_defconfig
输出：.config

4.3 默认配置

# 使用架构默认配置
make ARCH=arm defconfig

# 使用厂商提供的配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig

4.4 自定义配置

# 方式1：基于现有配置修改
make menuconfig
# 在菜单中修改配置，保存后生成.config

# 方式2：手动编辑.config
vim .config
make olddefconfig  # 更新配置

# 方式3：备份和恢复配置
cp .config .config.backup
make defconfig
cp .config.backup .config
make olddefconfig

五、内核编译

5.1 编译命令

# 编译zImage
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage

# 编译所有（包括模块）
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all

# 使用16线程并行编译
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j16

5.2 编译目标生成

# make all 目标
all: vmlinux

# BOOT_TARGETS定义
BOOT_TARGETS = zImage Image xipImage bootpImage uImage

$(BOOT_TARGETS): vmlinux
    $(Q)$(MAKE) $(build)=$(boot) MACHINE=$(MACHINE) $(boot)/$@

5.3 vmlinux生成流程

# vmlinux依赖
vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

# 链接命令
cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux)

vmlinux组成部分：

组成	说明	路径
head-y	启动代码	arch/arm/kernel/head.o
init-y	初始化代码	init/built-in.o
core-y	核心代码	kernel/mm/fs/ipc等
libs-y	库函数	lib/lib.a lib/built-in.o
drivers-y	设备驱动	drivers/sound/firmware
net-y	网络协议	net/built-in.o

5.4 内核镜像类型

镜像	大小	说明
vmlinux	~16MB	ELF格式，未压缩
Image	~12MB	去除调试信息
zImage	~6MB	gzip压缩
uImage	~6MB	U-Boot专用格式

转换关系：

vmlinux → objcopy → Image → gzip → zImage → mkimage → uImage

5.5 增量编译

# 编译后修改代码，直接执行
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j16

# 清理编译产物
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean

# 完全清理（包括.config）
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mrproper

六、内核模块编译

6.1 内置模块

在Kconfig中使用obj-y编译进内核：

# drivers/leds/Kconfig
config LEDS_GPIO
    tristate "GPIO LED driver"
    depends on LEDS_CLASS
    default y

# drivers/leds/Makefile
obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO) += leds-gpio.o

6.2 外部模块

# 编译外部模块
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- M=/path/to/module modules

# 安装模块到指定目录
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- M=/path/to/module \
    INSTALL_MOD_PATH=/path/to/rootfs modules_install

6.3 模块Makefile示例

# 外部模块Makefile
obj-m := mydriver.o
mydriver-objs := main.o init.o

KERNEL_DIR := /path/to/linux-4.1.15
CROSS_COMPILE := arm-linux-gnueabihf-
ARCH := arm

all:
    make -C $(KERNEL_DIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) \
        M=$(PWD) modules

clean:
    make -C $(KERNEL_DIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) \
        M=$(PWD) clean

6.4 模块安装

# 将模块复制到内核模块目录
cp mydriver.ko /lib/modules/4.1.15/kernel/drivers/

# 生成模块依赖
depmod -a

# 加载模块
insmod mydriver.ko

# 查看已加载模块
lsmod

七、跨平台对比

7.1 I.MX6ULL vs STM32 vs RK3568内核差异

对比项	I.MX6ULL	STM32MP1	RK3568
内核版本	4.1.15	5.4	5.10
架构	ARM Cortex-A7	ARM Cortex-A7	ARM Cortex-A55
位数	32位	32位	64位
配置文件	imx_v7_defconfig	stm32mp1_defconfig	rockchip_linux_defconfig
设备树	imx6ull-14x14-evk.dts	stm32mp157c-ev1.dts	rk3568-evb1-v10.dts
内核大小	~5MB	~6MB	~8MB
启动方式	U-Boot+zImage	U-Boot+zImage	U-Boot+zImage

7.2 跨平台编译注意事项

# I.MX6ULL (ARM 32位)
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig

# STM32MP1 (ARM 32位)
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- stm32mp1_defconfig

# RK3568 (ARM 64位)
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- rockchip_linux_defconfig

7.3 驱动差异

驱动类型	I.MX6ULL	STM32MP1	RK3568
GPIO	gpio-mxc	gpio-stm32	gpio-rockchip
I2C	i2c-imx	i2c-stm32	i2c-rk3x
SPI	spi-imx	spi-stm32	spi-rockchip
UART	serial-imx	serial-stm32	serial-rockchip

八、面试精选

Q1: 请描述Linux内核编译的完整流程

答案：

配置阶段：使用make xxx_defconfig或make menuconfig生成.config文件
准备阶段：编译scripts/basic工具（fixdep、bin2c）
架构配置：读取arch/arm/Makefile设置架构相关变量
编译源码：递归编译各子目录，生成built-in.o和模块
链接阶段：使用scripts/link-vmlinux.sh链接生成vmlinux
镜像生成：将vmlinux转换为Image、zImage等可引导镜像

Q2: Kconfig中的depends on和select有什么区别？

答案：

depends on：配置项被依赖，必须满足条件才能启用

config HIGHMEM
  bool "High Memory Support"
  depends on ARM  # 只有ARM架构才能选择

select：配置项被选中时自动选择被依赖项

config SND_SOC
  tristate "ALSA SoC support"
  select SND_PCM  # 选中时自动选中SND_PCM

Q3: vmlinux是如何生成的？涉及哪些关键变量？

答案： vmlinux通过链接脚本和链接命令生成：

KBUILD_VMLINUX_INIT：启动代码和初始化代码
- head-y：arch/arm/kernel/head.o
- init-y：init/built-in.o
KBUILD_VMLINUX_MAIN：核心功能模块
- core-y：kernel/mm/fs/ipc等
- libs-y：lib/lib.a lib/built-in.o
- drivers-y：drivers/sound/firmware
- net-y：net/built-in.o
链接脚本：arch/arm/kernel/vmlinux.lds
链接命令：scripts/link-vmlinux.sh调用LD完成链接

Q4: make menuconfig和make xxx_defconfig有什么区别？

答案：

make xxx_defconfig：使用预定义的默认配置文件快速配置，适合初始配置
```
make ARCH=arm imx_v7_defconfig  # 使用IMX6ULL默认配置
```
make menuconfig：提供图形界面手动修改配置，适合定制化需求
```
make ARCH=arm menuconfig  # 打开配置菜单
```
推荐流程：先用defconfig快速配置，再用menuconfig精细调整

Q5: 如何交叉编译Linux内核并烧录到开发板？

答案：

# 1. 进入内核源码目录
cd /path/to/linux-4.1.15

# 2. 配置内核
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

# 3. 编译内核
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j16

# 4. 编译模块
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules

# 5. 安装模块到rootfs
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- \
    INSTALL_MOD_PATH=/path/to/rootfs modules_install

# 6. 复制zImage到TFTP目录
cp arch/arm/boot/zImage /tftpboot/

# 7. 复制设备树到TFTP目录
cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-evk.dtb /tftpboot/

# 8. 在U-Boot中设置启动参数
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait'
setenv bootcmd 'tftp ${loadaddr} zImage; tftp ${fdt_addr} imx6ull-14x14-evk.dtb; bootz ${loadaddr} - ${fdt_addr}'
saveenv
run bootcmd

参考资料

《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V2.0.1》
Linux Kernel Documentation: https://www.kernel.org/doc/html/latest/
Linux Kernel Build System: https://www.kernel.org/doc/html/latest/kbuild/

01-内核编译与配置.md 18 KB History Raw

一、Linux内核概述

1.1 内核版本

1.2 内核源码结构

1.3 内核配置系统

二、内核配置系统

2.1 Kconfig语法

基本语法结构

配置项类型

常用关键字

菜单结构

2.2 配置项依赖关系

2.3 menuconfig使用

三、顶层Makefile详解

3.1 版本信息

3.2 MAKEFLAGS设置

3.3 输出控制

3.4 静默编译

3.5 输出目录配置

3.6 代码检查

3.7 外部模块编译

3.8 目录架构与源码目录

3.9 架构与交叉编译配置

3.10 工具链变量

3.11 头文件路径

3.12 导出变量

四、内核配置方法

4.1 make xxx_defconfig

4.2 make menuconfig

4.3 默认配置

4.4 自定义配置

五、内核编译

5.1 编译命令

5.2 编译目标生成

5.3 vmlinux生成流程

5.4 内核镜像类型

5.5 增量编译

六、内核模块编译

6.1 内置模块

6.2 外部模块

6.3 模块Makefile示例

6.4 模块安装

七、跨平台对比

7.1 I.MX6ULL vs STM32 vs RK3568内核差异

7.2 跨平台编译注意事项

7.3 驱动差异

八、面试精选

Q1: 请描述Linux内核编译的完整流程

Q2: Kconfig中的depends on和select有什么区别？

Q3: vmlinux是如何生成的？涉及哪些关键变量？

Q4: make menuconfig和make xxx_defconfig有什么区别？

Q5: 如何交叉编译Linux内核并烧录到开发板？

相关知识

参考资料

01-内核编译与配置.md 18 KB

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