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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

内核源码获取（教材 35.1）：Linux 由 Linux 基金会管理与发布，官网为 https://www.kernel.org，最新稳定版可直接在官网下载。NXP 从官网下载某个版本的内核，移植到自己的 CPU 上并测试通过后，再开放给 NXP CPU 的开发者。本章移植使用 NXP 提供的源码，路径为：

开发板光盘->1、例程源码->4、NXP 官方原版 Uboot 和 Linux->
    linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

正点原子出厂源码路径为：

开发板光盘->1、例程源码->3、正点原子 Uboot 和 Linux 出厂源码->
    linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2

注意：正点原子出厂系统在持续更新，压缩包名字可能不同，以实际为准。

1.2 内核源码结构

编译后的 Linux 源码目录（教材表 35.3.1）主要文件夹与文件如下：

linux-4.1.15/
├── arch/           # 架构相关目录（arm、arm64、x86 等）
├── block/          # 块设备相关目录（SD卡、EMMC、NAND、硬盘）
├── crypto/         # 加密相关目录（crc、crc32、md4、md5、hash）
├── Documentation/  # 文档相关目录
├── drivers/        # 驱动相关目录（学习重点）
├── firmware/       # 固件相关目录
├── fs/             # 文件系统相关目录（ext2/ext4/f2fs 等）
├── include/        # 头文件相关目录
├── init/           # 初始化相关目录（内核启动初始化代码）
├── ipc/            # 进程间通信相关目录
├── kernel/         # 内核核心相关目录
├── lib/            # 库函数相关目录
├── mm/             # 内存管理相关目录
├── net/            # 网络相关目录
├── samples/        # 例程相关目录
├── scripts/        # 脚本相关目录（编译时大量使用）
├── security/       # 安全相关目录
├── sound/          # 音频处理相关目录
├── tools/          # 工具相关目录
├── usr/            # 与 initramfs 相关的目录
├── virt/           # 提供虚拟机技术（KVM）
├── .config         # 最终使用的配置文件（编译生成）
├── Kbuild          # Makefile 会读取此文件
├── Kconfig         # 图形化配置界面的配置文件
├── Makefile        # Linux 顶层 Makefile
├── README          # 编译说明与源码目录说明（建议仔细阅读）
├── System.map      # 符号表（编译生成）
├── vmlinux         # 未压缩的 ELF 格式 Linux 文件（编译生成）
└── vmlinux.o       # 编译生成的 vmlinux.o

以 arch/arm 为例，其下还有 boot、common、configs、mach-xxx 等子目录，分别用于控制系统引导、系统调用、动态调频、主频设置等：

arch/arm/configs/ — 各平台的默认配置文件 xxx_defconfig，其中 imx_v7_defconfig 即 I.MX6U-ALPHA 开发板的默认配置；
arch/arm/boot/dts/ — 对应开发平台的设备树文件；
arch/arm/boot/ — 保存编译出来的 Image 和 zImage 镜像，zImage 就是最终要用的 Linux 镜像；
arch/arm/mach-xxx/ — 相应平台的驱动和初始化文件，如 mach-imx 就是 I.MX 系列 CPU 的驱动与初始化文件。

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

⚠️ 来源说明：本节不属于《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》内容，为扩展知识。

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一开始（第 1~4 行）就定义了 Linux 内核的版本号：

VERSION = 4
PATCHLEVEL = 1
SUBLEVEL = 15
EXTRAVERSION =

可以看出，Linux 内核版本号为 4.1.15。教材 35.5 只列出了上面 4 行；KERNELVERSION 由这 4 个变量拼接而成，其完整定义（摘自同一份顶层 Makefile）为：

KERNELVERSION = $(VERSION)$(if $(PATCHLEVEL),.$(PATCHLEVEL)$(if $(SUBLEVEL),.$(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
PHONY += all
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

3.13 调用 scripts/Kbuild.include

顶层Makefile会包含文件 scripts/Kbuild.include（教材 35.5 第 9 点）：

# We need some generic definitions (do not try to remake the file).
scripts/Kbuild.include: ;
include scripts/Kbuild.include

其中定义了后面反复使用的 build、if_changed 等函数，例如：

build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj

3.14 Makefile.build 脚本分析

make xxx_defconfig 配置内核时，实际执行的是下面两条命令，它们都会用到 scripts/Makefile.build（教材 35.5.2）：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic
@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

（1）scripts_basic 目标

scripts_basic:
	$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
	$(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

展开后即 @make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic。Makefile.build 读取 scripts/basic/Makefile，其默认目标 __build 中只有 always 有效：

__build: scripts/basic/fixdep scripts/basic/bin2c
	@:

所以 scripts_basic 的作用就是编译出 scripts/basic/fixdep 和 scripts/basic/bin2c 两个主机工具。

（2）%config 目标

顶层Makefile中有 config 和 %config 两个目标：

config: scripts_basic outputmakefile FORCE
	$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
	$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

make xxx_defconfig 与 %config 匹配。Makefile.build 会读取 scripts/kconfig/Makefile，其中的规则为：

%_defconfig: $(obj)/conf
	$(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

展开后为：

@scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/arm/configs/%_defconfig Kconfig

%_defconfig 依赖 scripts/kconfig/conf，因此会先编译 scripts/kconfig/conf.c 生成 conf 工具，再由它将默认配置输出为内核根目录下的 .config 文件。

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。教材提供的 I.MX6U-ALPHA 默认配置文件为 arch/arm/configs/imx_v7_defconfig：

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

顶层Makefile中与之匹配的目标（教材示例代码 35.5.1.1）：

config: scripts_basic outputmakefile FORCE
    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
    $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

此时 config-targets=1、mixed-targets=0、dot-config=1。%config 第 534 行会 include arch/$(SRCARCH)/Makefile（SRCARCH=arm），这个文件很重要，zImage、uImage 等镜像就是由它生成的。

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

完整的一次编译（教材 35.2）通常先清理再配置，最后编译：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

注意：distclean 会连带删除 .config 等配置信息。若已通过图形界面配置了内核但还没保存新的配置文件，则要慎用该脚本，否则配置会被全部删除。

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

5.0 编译准备与初次编译

安装 lzop（教材 35.2）：编译内核前需要先在 Ubuntu 上安装 lzop 库，否则编译会失败：

sudo apt-get install lzop

否则会提示 recipe for target 'arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo' failed（lzop 未找到），安装后重新编译即可。

正点原子编译脚本 mx6ull_alientek_emmc.sh：

#!/bin/sh
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

第 2 行 make distclean：清理工程，每次运行脚本都会先清理；
第 3 行 make xxx_defconfig：配置工程；
第 4 行 make menuconfig：打开图形配置界面，不需要每次配置时可删除此行；
第 5 行 make：编译 Linux 源码。

图形配置界面和 U-Boot 一样，本实验不需要任何配置，直接按两下 ESC 键退出，退出后会自动开始编译。

编译完成后：

arch/arm/boot/zImage — 要用的 Linux 镜像文件；
arch/arm/boot/dts/*.dtb — 很多设备树文件。

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（arch/arm/Makefile）
BOOT_TARGETS = zImage Image xipImage bootpImage uImage

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

BOOT_TARGETS 依赖 vmlinux，所以编译 zImage 时会先编译出 vmlinux。以 zImage 为例，第 316 行命令展开后为：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=arch/arm/boot MACHINE=arch/arm/boot/zImage

即再次借助 scripts/Makefile.build 完成从 vmlinux 到 zImage 的转换。使用 make、make all、make zImage 均可编译出 zImage。

5.3 vmlinux生成流程

# 第 905~907 行：导出给 scripts/link-vmlinux.sh 使用
export KBUILD_VMLINUX_INIT := $(head-y) $(init-y)
export KBUILD_VMLINUX_MAIN := $(core-y) $(libs-y) $(drivers-y) $(net-y)
export KBUILD_LDS          := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds

# 第 912 行：vmlinux依赖
vmlinux-deps := $(KBUILD_LDS) $(KBUILD_VMLINUX_INIT) $(KBUILD_VMLINUX_MAIN)

# 第 915 行：链接命令
cmd_link-vmlinux = $(CONFIG_SHELL) $< $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux)

# 第 920 行：vmlinux目标
vmlinux: scripts/link-vmlinux.sh $(vmlinux-deps) FORCE
    +$(call if_changed,link-vmlinux)

其中：

KBUILD_LDS = arch/arm/kernel/vmlinux.lds，是整个 Linux 的链接脚本；
$(head-y) 定义在 arch/arm/Makefile：head-y := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o，使能 MMU 时 MMUEXT 为空，故 head-y = arch/arm/kernel/head.o；
init-y/drivers-y/net-y 由顶层Makefile用 patsubst 把目录名替换为 %/built-in.o；
libs-y 的值为 arch/arm/lib/lib.a lib/lib.a arch/arm/lib/built-in.o lib/built-in.o；
core-y 在 arch/arm/Makefile 中被追加了 arch/arm/kernel、mm、common、probes、net、crypto、firmware、mach-imx 等目录。

最终链接的实际命令（LDFLAGS_vmlinux=-p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id）：

/bin/bash scripts/link-vmlinux.sh arm-linux-gnueabihf-ld -EL -p --no-undefined -X --pic-veneer --build-id

scripts/link-vmlinux.sh 中的 vmlinux_link() 以 ${lds} 为链接脚本、以 ${KBUILD_VMLINUX_INIT} 和 ${KBUILD_VMLINUX_MAIN} 为输入文件完成最终链接。

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

教材 35.5.5 的详细说明：

vmlinux：编译出来的最原始内核文件，未压缩，ELF 格式，正点原子源码编译出来约 16MB；
Image：Linux 内核镜像文件，仅包含可执行的二进制数据，即用 objcopy 取消掉 vmlinux 中的符号表等信息；没有压缩，保存在 arch/arm/boot 目录下，约 12MB；
zImage：经过 gzip 压缩后的 Image，约 6MB；
uImage：老版本 U-Boot 专用的镜像文件，是在 zImage 前面加了一个长度为 64 字节的“头”，头信息描述了镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等。新版本 U-Boot 已经支持直接启动 zImage，所以 uImage 已很少使用。

5.5 增量编译与清理

# 编译后修改代码，直接执行（只重编被修改的文件）
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j16

# 清理编译产物（保留 .config）
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean

# 完全清理（删除所有生成文件 + .config 及备份文件）
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mrproper

# 在 mrproper 基础上再删除编辑器备份与补丁文件（教材编译脚本使用）
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean

5.6 built-in.o 文件编译生成过程

教材 35.5.4 指出，vmlinux-deps 中除链接脚本外，其余都是各子目录下的 built-in.o、.a 文件。顶层Makefile中：

# 第 937 行：vmlinux-deps 依赖 vmlinux-dirs
$(sort $(vmlinux-deps)): $(vmlinux-dirs) ;

# 第 889 行：vmlinux-dirs 保存生成 vmlinux 所需的源码目录
vmlinux-dirs := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \
             $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \
             $(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))

# 第 946~947 行：进入每个目录执行编译
$(vmlinux-dirs): prepare scripts
	$(Q)$(MAKE) $(build)=$@

$(vmlinux-dirs) 规则的命令展开后就是为 init、usr、arch/arm/kernel、kernel、mm、fs、drivers、lib 等每个目录各执行一次：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=<目录名>

每个目录下生成的 built-in.o 由 scripts/Makefile.build 中的 builtin-target 定义：

ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(lib-target)),)
builtin-target := $(obj)/built-in.o
endif

$(builtin-target): $(obj-y) FORCE
	$(call if_changed,link_o_target)

cmd_link_o_target 使用 $(LD) ... -r -o $@ 把该目录下所有 obj-y 指定的 .o 文件链接成一个 built-in.o。最终所有 built-in.o 与 .a 文件被链接成 ELF 可执行文件 vmlinux。

5.7 编译输出目录

使用 O=xxx 可把编译产生的过程文件输出到指定目录，源码目录保持干净：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- O=out/linux imx_v7_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- O=out/linux -j16

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

⚠️ 来源说明：本节不属于《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》第三十五章内容，为扩展知识。教材仅在 35.5 第 7 点讲解 make M=dir 的模块编译机制，完整的模块 Makefile 模板见第四十章。

# 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

⚠️ 来源说明：本节不属于《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》内容，为扩展知识。

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

⚠️ 来源说明：本节不属于《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》内容，为扩展知识。

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-alientek-emmc.dtb /tftpboot/

# 8. 在U-Boot中设置启动参数
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
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/

内容来源: 《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》第三十五章 Linux内核顶层Makefile详解

01-内核编译与配置.md 30 KB Riwayat Mentahan

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

3.13 调用 scripts/Kbuild.include

3.14 Makefile.build 脚本分析

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

5.0 编译准备与初次编译

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 增量编译与清理

5.6 built-in.o 文件编译生成过程

5.7 编译输出目录

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 30 KB

Riwayat Mentahan