這裡介紹如何自己編譯 Raspberry Pi 的 Linux 核心,打造自己所需要的系統。

編譯 Raspberry Pi 的 Linux 核心

要編譯 Raspberry Pi 用的 Linux 核心有兩種方式,一種是在 Raspberry Pi 中直接編譯,另外一種是在一般的個人電腦中交叉編譯(cross compilation),兩種方式各有利弊,以下分別是這兩種編譯方式的步驟教學。

在個人電腦中交叉編譯

在個人電腦中交叉編譯可以讓編譯的速度加快,一般我是建議使用這樣的方式,會節省很多時間。

Step 1
GitHub 下載最新的 Raspberry Pi Linux 核心原始碼:

git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/linux

Step 2
要進行編譯之前,先要安裝好一些交叉編譯所需要的編譯器:

apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf

因為每個人的系統會有些差異,如果您在編譯的過程缺少什麼工具的話,可以再利用 apt 來安裝。

Step 3
首先進入 linux 目錄

cd linux

進行編譯之前,要先設定編譯的各種選項,這裏我們使用預設的編譯設定:

make -j4 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- bcmrpi_defconfig

載入預設的設定之後,您可以再使用 menuconfig 來微調:

make -j4 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

raspberry-pi-compile-kernel-2

在這個選單中,您可以自行依照需求新增或移除各種功能。

Step 4
進行編譯核心:

make -j4 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

編譯模組:

make -j4 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules

這裡的 -j4 是讓 make 可以同時執行 4 個 jobs,利用多核心的 CPU 來加速編譯,您可以依照您的 PC 的 CPU 核心數來調整這個值。

Step 5
因為我們是在另外一台 PC 中編譯的,所以編譯完之後,要再把編譯好的核心複製到 Raspberry Pi 上面,您也可以直接將 Raspberry Pi 的 MicroSD 卡直接插在 PC 上,這樣就可以將新的核心直接安裝上去,我這裡是用手動複製的方式,兩種做法其實差不多。

將編譯好的 Linux 核心複製出來:

cp arch/arm/boot/Image ../kernel-new.img

將模組安裝至一個暫時的目錄中(../modules):

make -j4 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- INSTALL_MOD_PATH=../modules modules_install

切換至上一層目錄

cd ..

因為 Linux 的核心模組有點大,我先壓縮一下,方便等一下複製的動作:

tar jcvf modules.tar.bz2 modules/

這時候在目前的目錄中,我們應該已經有兩個檔案:

  • 一個編譯好的核心(kernel-new.img
  • 一個核心模組的壓縮檔(modules.tar.bz2

這樣在 PC 上面的編譯工作就算完成了。

Step 6
接著把 kernel-new.imgmodules.tar.bz2 複製到 Raspberry Pi 中,並且將 kernel-new.img 放進 /boot 中:

sudo cp kernel-new.img /boot/

modules.tar.bz2 解壓縮

tar jxf modules.tar.bz2

modules/lib/modules/ 裡面的東西複製到 /lib/modules/

sudo -r cp modules/lib/modules/* /lib/modules/

modules/lib/firmware/ 裡面的東西複製到 /lib/firmware/

sudo -r cp modules/lib/firmware/* /lib/firmware/

Step 7
編輯 /boot/config.txt,加入一行

kernel=kernel-new.img

這行是用來指定系統要使用的核心,您可以透過這樣的方式同時在系統上放置多個不同的核心,以便隨時切換。

這樣新編譯好的核心就安裝好了。

在 Raspberry Pi 中編譯核心

如果您想要在 Raspberry Pi 中直接編譯新的核心也是可以,不過這樣的方式會非常慢(通常都要好幾個小時以上),除非特殊情況,不然一般都不會用這樣的方式。

Step 1
在 Raspberry Pi 上編譯的步驟跟 PC 上差不多,首先下載 Linux 核心原始碼:

git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/linux

Step 2
安裝一些必要的工具:

apt-get install bc libncurses5-dev

Step 3
進入 linux 目錄,開始進行編譯

cd linux
make bcmrpi_defconfig
make menuconfig
make
make modules

這個部分跟 PC 交叉編譯的都相同,因為是在 Raspberry Pi 中直接編譯,所以不需要指定交叉編譯的參數,指令比較簡單,但是因為 Raspberry Pi 的處理速度很慢(比起 PC 來說),因此編譯的過程會需要非常久的時間。

Step 4
接著安裝新編譯好的核心與模組:

sudo make modules_install
sudo cp arch/arm/boot/Image /boot/kernel-new.img

Step 5
編輯 /boot/config.txt,加入一行

kernel=kernel-new.img

這樣就完成了。

更新韌體(Firmware)

如果您原本的 Linux 核心版本跟新編譯的核心版本相差很多,就要連同韌體一起更新。

Step 1
最新的韌體可以從 GitHub 下載:

git clone https://github.com/raspberrypi/firmware.git

這部分由於檔案很多,而且也很大,所以下載的過程需要一段時間。

Step 2
下載下來後,將 firmware/boot 目錄中的 bootcode.binfixup.datstart.elf 這三個檔案複製到 /boot 中:

cp firmware/boot/bootcode.bin /boot/
cp firmware/boot/fixup.dat /boot/
cp firmware/boot/start.elf /boot/

firmware/hardfp/opt/ 目錄中所有的東西複製到 /opt/

cd firmware/hardfp/opt/* /opt/

這樣就可以了。

重新開機與測試

安裝好新的核心之後,就可以重新開機測試了。重新開機進入系統之後,可以使用 uname 來查看目前的核心版本:

uname -a

正常的話應該可以看到剛剛編譯好的核心版本:
Linux raspberrypi 3.12.34+ #1 PREEMPT Thu Dec 11 08:51:55 CST 2014 armv6l GNU/Linux

raspberry-pi-compile-kernel-3

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參考資料:raspberrypi.orgelinux.orgcoldnew’s blogBrokenDragon’s Notessysprogs