Linux 内核移植

NXP 官方开发板 Linux 内核编译

37.2.1 修改顶层 Makefile
修改顶层 Makefile，直接在顶层 Makefile 文件里面定义 ARCH 和 CROSS_COMPILE 这两
个的变量值为 arm 和 arm-linux-gnueabihf-
37.2.2 配置并编译 Linux 内核
和 uboot 一样，在编译 Linux 内核之前要先配置 Linux 内核。每个板子都有其对应的默认
配 置 文 件 ， 这 些 默 认 配 置 文 件 保 存 在 arch/arm/configs 目 录 中 。 imx_v7_defconfig 和
imx_v7_mfg_defconfig 都可作为 I.MX6ULL EVK 开发板所使用的默认配置文件。但是这里建议
使用 imx_v7_mfg_defconfig 这个默认配置文件，首先此配置文件默认支持 I.MX6UL 这款芯片，
而且重要的一点就是此文件编译出来的 zImage 可以通过 NXP 官方提供的 MfgTool 工具烧写！！
imx_v7_mfg_defconfig 中的“ mfg”的意思就是 MfgTool。
进入到 Ubuntu 中的 Linux 源码根目录下，执行如下命令配置 Linux 内核：
make clean //第一次编译 Linux 内核之前先清理一下
make imx_v7_mfg_defconfig //配置 Linux 内核
使用如下命令编译 Linux 内核：
make -j16 //编译 Linux 内核
Linux 内核编译完成以后会在 arch/arm/boot 目录下生成 zImage 镜像文件，如果使用设备树
的话还会在 arch/arm/boot/dts 目录下开发板对应的.dtb(设备树)文件，比如 imx6ull-14x14-evk.dtb
就是 NXP 官方的 I.MX6ULL EVK 开发板对应的设备树文件。至此我们得到两个文件：
①、 Linux 内核镜像文件： zImage。
②、 NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板对应的设备树文件： imx6ull-14x14-evk.dtb。
37.2.3 Linux 内核启动测试
在测试之前确保 uboot 中的环境变量 bootargs 内容如下：
console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw
将上一小节编译出来的 zImage 和 imx6ull-14x14-evk.dtb 复制到 Ubuntu 中的 tftp 目录下，
因为我们要在 uboot 中使用 tftp 命令将其下载到开发板中，拷贝命令如下：
cp arch/arm/boot/zImage /home/zuozhongkai/linux/tftpboot/ -f
cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-evk.dtb /home/zuozhongkai/linux/tftpboot/ -f
拷贝完成以后就可以测试了，启动开发板，进入 uboot 命令行模式，然后输入如下命令将
zImage 和 imx6ull-14x14-evk.dtb 下载到开发板中并启动：
tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb
bootz 80800000 – 83000000
37.2.4 根文件系统缺失错误
Linux 内核启动以后是需要根文件系统的，根文件系统存在哪里是由 uboot 的 bootargs 环境
变 量 指 定 ， bootargs 会 传 递 给 Linux 内 核 作 为 命 令 行 参 数 。 比 如 上 一 小 节 设 置
root=/dev/mmcblk1p2，也就是说根文件系统存储在/dev/mmcblk1p2 中，也就是 EMMC 的分区 2
中。这是因为正点原子的 EMMC 版本开发板出厂的时候已经 EMMC 的分区 2 中烧写好了根文
件系统，所以设置 root=/dev/mmcblk1p2。
我们将 uboot 中的 bootargs 环境变量改为
“ console=ttymxc0,115200”，也就是不填写 root 的内容了，命令如下：
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200' //设置 bootargs
saveenv //保存
修改完成以后重新从网络启动
Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)
也就是提示内核崩溃，因为 VFS(虚拟文件系统)不能挂载根文件系统，因为根文件系统目
录不存在。即使根文件系统目录存在，如果根文件系统目录里面是空的依旧会提示内核崩溃。
这个就是根文件系统缺失导致的内核崩溃，但是内核是启动了的，只是根文件系统不存在而已。

在 Linux 中添加自己的开发板

37.3.1 添加开发板默认配置文件
将 arch/arm/configs 目 录 下 的 imx_v7_mfg_defconfig 重 新 复 制 一 份 ， 命 名 为
imx_alientek_emmc_defconfig，命令如下：
cd arch/arm/configs
cp imx_v7_mfg_defconfig imx_alientek_emmc_defconfig
以后 imx_alientek_emmc_defconfig 就是正点原子的 EMMC 版开发板默认配置文件了。
以后就可以使用如下命令来配置正点原子 EMMC 版开发板对应的 Linux 内核了：
make imx_alientek_emmc_defconfig

37.3.2 添加开发板对应的设备树文件
添加适合正点原子 EMMC 版开发板的设备树文件，进入目录 arch/arm/boot/dts 中，复制一
份 imx6ull-14x14-evk.dts，然后将其重命名为 imx6ull-alientek-emmc.dts，命令如下：
cd arch/arm/boot/dts
cp imx6ull-14x14-evk.dts imx6ull-alientek-emmc.dts
.dts 是设备树源码文件，编译 Linux 的时候会将其编译为.dtb 文件。imx6ull-alientek-emmc.dts
创 建 好 以 后 我 们 还 需 要 修 改 文 件 arch/arm/boot/dts/Makefile ， 找 到 “ dtb-
$(CONFIG_SOC_IMX6ULL)”配置项，在此配置项中加入“ imx6ull-alientek-emmc.dtb” ，如下
所示：
示例代码 37.3.2.1 arch/arm/boot/dts/Makefile 代码段
400 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL) += \
401 imx6ull-14x14-ddr3-arm2.dtb \
...
421 imx6ull-14x14-evk-usb-certi.dtb \
422 imx6ull-alientek-emmc.dtb \
423 imx6ull-9x9-evk.dtb \
424 imx6ull-9x9-evk-btwifi.dtb \
425 imx6ull-9x9-evk-ldo.dtb
第 422 行为“ imx6ull-alientek-emmc.dtb”，这样编译 Linux 的时候就可以从 imx6ull-alientekemmc.dts 编译出 imx6ull-alientek-emmc.dtb 文件了。

37.3.3 编译测试
经过 37.3.1 和 37.3.2 两个小节， Linux 内核里面已经添加了正点原子 I.MX6UL-ALIPHA
EMMC 版 开 发 板 了 ， 接 下 接 编 译 测 试 一 下 ， 我 们 可 以 创 建 一 个 编 译 脚 本 ，
imx6ull_alientek_emmc.sh，脚本内容如下：
示例代码 37.3.2.1 imx6ull_alientek_emmc.sh 编译脚本
1 #!/bin/sh
2 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
3 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihfimx_alientek_emmc_defconfig
4 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
5 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16
第 2 行，清理工程。
第 3 行，使用默认配置文件 imx_alientek_emmc_defconfig 来配置 Linux 内核。
第 4 行，打开 Linux 的图形配置界面，如果不需要每次都打开图形配置界面可以删除此行。
第 5 行，编译 Linux。
执行 shell 脚本 imx6ull_alientek_emmc.sh 编译 Linux 内核， 命令如下：
chmod 777 imx6ull_alientek_emmc.sh //给予可执行权限
./imx6ull_alientek_emmc.sh //执行 shell 脚本编译内核
编译完成以后就会在目录 arch/arm/boot 下生成 zImage 镜像文件。在 arch/arm/boot/dts 目录
下生成 imx6ull-alientek-emmc.dtb 文件。将这两个文件拷贝到 tftp 目录下，然后重启开发板，在
uboot 命令模式中使用 tftp 命令下载这两个文件并启动，命令如下：
tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb
bootz 80800000 – 83000000

CPU 主频和网络驱动修改

37.4.1 CPU 主频修改
1、设置 I.MX6U-ALPHA 开发板工作在 528MHz
输入如下命令查看 cpu 信息：
cat /proc/cpuinfo
此时 BogoMIIS 为 3.00， BogoMIPS 是 Linux 系统中
衡量处理器运行速度的一个“尺子”，处理器性能越强，主频越高， BogoMIPS 值就越大。
BogoMIPS 只是粗略的计算 CPU 性能，并不十分准确。但是我们可以通过 BogoMIPS 值来大致
的判断当前处理器的性能。
并没有看到当前 CPU 的工作频率，那我们就转变另
一种方法查看当前 CPU 的工作频率。进入到目录/sys/bus/cpu/devices/cpu0/cpufreq 中
此目录中记录了 CPU 频率等信息，这些文件的含义如下：
cpuinfo_cur_freq：当前 cpu 工作频率，从 CPU 寄存器读取到的工作频率。
cpuinfo_max_freq：处理器所能运行的最高工作频率(单位: KHz）。
cpuinfo_min_freq ：处理器所能运行的最低工作频率(单位: KHz）。
cpuinfo_transition_latency：处理器切换频率所需要的时间(单位:ns)。
scaling_available_frequencies：处理器支持的主频率列表(单位: KHz）。
scaling_available_governors：当前内核中支持的所有 governor(调频)类型。
scaling_cur_freq：保存着 cpufreq 模块缓存的当前 CPU 频率，不会对 CPU 硬件寄存器进
行检查。
scaling_driver：该文件保存当前 CPU 所使用的调频驱动。
scaling_governor： governor(调频)策略， Linux 内核一共有 5 中调频策略，
①、 Performance，最高性能，直接用最高频率，不考虑耗电。
②、 Interactive，一开始直接用最高频率，然后根据 CPU 负载慢慢降低。
③、 Powersave，省电模式，通常以最低频率运行，系统性能会受影响，一般不会用这个！
④、 Userspace，可以在用户空间手动调节频率。
⑤、 Ondemand，定时检查负载，然后根据负载来调节频率。负载低的时候降低 CPU 频率，
这样省电，负载高的时候提高 CPU 频率，增加性能。
scaling_max_freq： governor(调频)可以调节的最高频率。
cpuinfo_min_freq： governor(调频)可以调节的最低频率。
stats 目录下给出了 CPU 各种运行频率的统计情况，比如 CPU 在各频率下的运行时间以及
变频次数。
使用如下命令查看当前 CPU 频率：
cat cpuinfo_cur_freq
可以看出，当前 CPU 频率为 198MHz，工作频率很低！其他的值如下：
cpuinfo_cur_freq = 198000
cpuinfo_max_freq = 528000
cpuinfo_min_freq = 198000
scaling_cur_freq = 198000
scaling_max_freq = 528000
cat scaling_min_freq = 198000
scaling_available_frequencies = 198000 396000 528000
cat scaling_governor = ondemand
可以看出，当前 CPU 支持 198MHz、 396MHz 和 528Mhz 三种频率切换，其中调频策略为
ondemand，也就是定期检查负载，然后根据负载情况调节 CPU 频率。因为当前我们开发板并没
有做什么工作，因此 CPU 频率降低为 198MHz 以省电。
如果开发板做一些高负载的工作，比如
播放视频等操作那么 CPU 频率就会提升上去。查看 stats 目录下的 time_in_state 文件可以看到
CPU 在各频率下的工作时间，命令如下：
cat /sys/bus/cpu/devices/cpu0/cpufreq/stats/time_in_state
假如我们想让 CPU 一直工作在 528MHz 那该怎么办？很简单，配置 Linux 内
核，将调频策略选择为 performance。或者修改 imx_alientek_emmc_defconfig 文件，此文件中有
下面几行：
示例代码 37.4.1.1 调频策略
41 CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_ONDEMAND=y
42 CONFIG_CPU_FREQ_GOV_POWERSAVE=y
43 CONFIG_CPU_FREQ_GOV_USERSPACE=y
44 CONFIG_CPU_FREQ_GOV_INTERACTIVE=y
第 41 行，配置 ondemand 为默认调频策略。
第 42 行，使能 powersave 策略。
第 43 行，使能 userspace 策略。
第 44 行，使能 interactive 策略。
将示例代码 37.4.1.1 中的第 41 行屏蔽掉，然后在 44 行后面添加：
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND=y
结果下所示：
示例代码 37.4.1.2 修改调频策略
41 #CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_ONDEMAND=y
42 CONFIG_CPU_FREQ_GOV_POWERSAVE=y
43 CONFIG_CPU_FREQ_GOV_USERSPACE=y
44 CONFIG_CPU_FREQ_GOV_INTERACTIVE=y
45 CONFIG_CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND=y
修改完成以后重新编译 Linux 内核，编译之前先清理一下工程！因为我们重新修改过默认
配 置 文 件 了 ， 编 译完成 以 后 使 用 新的 zImage 镜 像 文 件 重新 启动 Linux 。 再 次 查 看
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/ cpuinfo_cur_freq 文件的值
当前 CPU 频率为 528MHz 了。查看 scaling_governor 文件看一下
当前的调频策略
我们再来看一下如何通过图形化界面配置 Linux 内核的 CPU 调频策略，输入“ make
menuconfig”打开 Linux 内核的图形化配置界面
进入如下路径：
CPU Power Management
-> CPU Frequency scaling
    -> CPU Frequency scaling
        -> Default CPUFreq governor
打开默认调频策略选择界面，选择“ performance”
然后编译 Linux
内核，一定不要清理工程！否则的话我们刚刚的设置就会被清理掉。编译完成以后使用新的
zImage 重启 Linux，查看当前 CPU 的工作频率和调频策略。
我们学习的时候为了高性能，大家可以使用 performance 模式。但是在以后的实际产品开发
中，从省电的角度考虑，建议大家使用 ondemand 模式，一来可以省电，二来可以减少发热。
2、超频至 700MHz
虽然正点原子的 I.MX6U-ALPHA开发板所选择的 I.MX6ULL标称最高只能工作在 528MHz，
但是其是可以超频的 700MHz 的(这里的 700MHz 实际上只有 696MHz，但是 NXP 官方宣传其
为 700MHz，所以我们就统一称为 700MHz 吧)。
在实际的产品中，禁止任何超频！务必严格按照 I.MX6ULL 手册上给出的标准工作频率来
运行！！如果想要更高的性能，请购买相应型号的处理器！
超频设置其实很简单，修改一下设备树文件 arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi 即可，打开
imx6ull.dtsi，找到下面代码：
示例代码 37.4.1.3 imx6ull.dtsi 文件代码段
54 cpu0: cpu@0 {
55 compatible = "arm,cortex-a7";
56 device_type = "cpu";
57 reg = <0>;
58 clock-latency = <61036>; /* two CLK32 periods */
59 operating-points = <
60 /* kHz uV */
61 996000 1275000
62 792000 1225000
63 528000 1175000
64 396000 1025000
65 198000 950000
66 >;
67 fsl,soc-operating-points = <
68 /* KHz uV */
69 996000 1175000
70 792000 1175000
71 528000 1175000
72 396000 1175000
73 198000 1175000
74 >;
我们在示例
代码 37.4.2.1 中加入针对 696MHz 的支持，修改以后代码如下：
示例代码 37.4.1.4 增加 696MHz 的支持
54 cpu0: cpu@0 {
55 compatible = "arm,cortex-a7";
56 device_type = "cpu";
57 reg = <0>;
58 clock-latency = <61036>; /* two CLK32 periods */
59 operating-points = <
60 /* kHz uV */
61 996000 1275000
62 792000 1225000
63 696000 1225000
64 528000 1175000
65 396000 1025000
66 198000 950000
67 >;
68 fsl,soc-operating-points = <
69 /* KHz uV */
70 996000 1175000
71 792000 1175000
72 696000 1175000
73 528000 1175000
74 396000 1175000
75 198000 1175000
76 >;
第 63 行，加入了“ 696000 1225000”，这个就是 696MHz 的支持。
第 72 行，加入了“ 696000 1175000”，也是对 696MHz 的支持。
修改好以后保存，并且编译设备树，在 Linux 内核源码根目录下输入如下命令编译设备树：
make dtbs
命令“ make dtbs”只编译设备树文件，也就是将.dts 编译为.dtb，编译完成以后使用新的设
备 树 文 件 imx6ull-alientek_emmc.dtb 启 动 Linux 。 重 启 以 后 查 看 文 件
/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/ scaling_available_frequencies 的内容
此时支持了 696MHz。如果设置调频策略为 performance，那么处
理器就会一直工作在 696MHz。可以对比一下工作在 528MHz 和 696MHz 下的 BogoMIPS 的值,
528MHz 和 696MHz 下的 BogoMIPS 值分别为
8.00 和 10.54，相当于性能提升了(10.54/8)-1=31.75%。

37.4.2 使能 8 线 EMMC 驱动
正点原子 EMMC 版本核心板上的 EMMC 采用的 8 位数据线
Linux 内核驱动里面 EMMC 默认是 4 线模式的， 4 线模式肯定没有 8 线模式的速度快，所
以本节我们将 EMMC 的驱动修改为 8 线模式。修改方法很简单，直接修改设备树即可，打开文
件 imx6ull-alientek-emmc.dts，找到如下所示内容：
示例代码 37.4.2.1 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
734 &usdhc2 {
735 pinctrl-names = "default";
736 pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc2>;
737 non-removable;
738 status = "okay";
739 };
关于设备树的原理以及内容我们后面会有专门的章节讲解，示例代码 37.4.2.1 中的代码含
义我们现在不去纠结，只需要将其改为如下代码即可：
示例代码 37.4.2.1 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
734 &usdhc2 {
735 pinctrl-names = "default", "state_100mhz", "state_200mhz";
736 pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc2_8bit>;
737 pinctrl-1 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_100mhz>;
738 pinctrl-2 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_200mhz>;
739 bus-width = <8>;
740 non-removable;
741 status = "okay";
742 };
修改完成以后保存一下 imx6ull-alientek-emmc.dts，然后使用命令“ make dtbs”重新编译一
下设备树，编译完成以后使用新的设备树重启 Linux 系统即可。

37.4.3 修改网络驱动
在讲解 uboot 移植的时候就已经说过了，正点原子开发板的网络和 NXP 官方的网络硬件上
不同，网络 PHY 芯片由 KSZ8081 换为了 LAN8720A，两个网络 PHY 芯片的复位 IO 也不同。
所以 Linux 内核自带的网络驱动是驱动不起来 I.MX6U-ALPHA 开发板上的网络的，需要做修
改。
1、修改 LAN8720 的复位引脚驱动
ENET1 复位引脚 ENET1_RST 连接在 I.M6ULL 的 SNVS_TAMPER7 这个引脚上。 ENET2
的复位引脚 ENET2_RST 连接在 I.MX6ULL 的 SNVS_TAMPER8 上。打开设备树文件 imx6ullalientek-emmc.dts，找到如下代码：
示例代码 37.4.3.1 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
584 pinctrl_spi4: spi4grp {
585 fsl,pins = <
586 MX6ULL_PAD_BOOT_MODE0__GPIO5_IO10 0x70a1
587 MX6ULL_PAD_BOOT_MODE1__GPIO5_IO11 0x70a1
588 MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07 0x70a1
589 MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08 0x80000000
590 >;
591 };
示例代码 37.4.3.1 中第 588 和 589 行就是初始化 SNVS_TAMPER7 和 SNVS_TAMPER8 这两个
引脚的，不过看样子好像是作为了 SPI4 的 IO，这不是我们想要的，所以将 588 和 589 这两行
删除掉！删除掉以后继续在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中找到如下所示代码：
示例代码 37.4.3.2 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
125 spi4 {
126 compatible = "spi-gpio";
127 pinctrl-names = "default";
128 pinctrl-0 = <&pinctrl_spi4>;
129 pinctrl-assert-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>;
......
133 cs-gpios = <&gpio5 7 0>;
第 129 行，设置 GPIO5_IO08 为 SPI4 的一个功能引脚(我也不清楚具体作为什么功能用)，
而 GPIO5_IO08 就是 SNVS_TAMPER8 的 GPIO 功能引脚。
第 133 行，设置 GPIO5_IO07 作为 SPI4 的片选引脚，而 GPIO5_IO07 就是 SNVS_TAMPER7
的 GPIO 功能引脚。
现在我们需要 GPIO5_IO07 和 GPIO5_IO08 分别作为 ENET1 和 ENET2 的复位引脚，而不
是 SPI4 的什么功能引脚，因此将示例代码 37.4.3.2 中的第 129 行和第 133 行处的代码删除掉！！
否则会干扰到网络复位引脚！
继续在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中找到如下所示代码：
示例代码 37.4.3.3 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
309 pinctrl_enet1: enet1grp {
310 fsl,pins = <
311 MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__ENET1_RX_EN 0x1b0b0
312 MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__ENET1_RX_ER 0x1b0b0
313 MX6UL_PAD_ENET1_RX_DATA0__ENET1_RDATA00 0x1b0b0
314 MX6UL_PAD_ENET1_RX_DATA1__ENET1_RDATA01 0x1b0b0
315 MX6UL_PAD_ENET1_TX_EN__ENET1_TX_EN 0x1b0b0
316 MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA0__ENET1_TDATA00 0x1b0b0
317 MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA1__ENET1_TDATA01 0x1b0b0
318 MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__ENET1_REF_CLK1 0x4001b031
319 >;
320 };
321
322 pinctrl_enet2: enet2grp {
323 fsl,pins = <
324 MX6UL_PAD_GPIO1_IO07__ENET2_MDC 0x1b0b0
325 MX6UL_PAD_GPIO1_IO06__ENET2_MDIO 0x1b0b0
326 MX6UL_PAD_ENET2_RX_EN__ENET2_RX_EN 0x1b0b0
327 MX6UL_PAD_ENET2_RX_ER__ENET2_RX_ER 0x1b0b0
328 MX6UL_PAD_ENET2_RX_DATA0__ENET2_RDATA00 0x1b0b0
329 MX6UL_PAD_ENET2_RX_DATA1__ENET2_RDATA01 0x1b0b0
330 MX6UL_PAD_ENET2_TX_EN__ENET2_TX_EN 0x1b0b0
331 MX6UL_PAD_ENET2_TX_DATA0__ENET2_TDATA00 0x1b0b0
332 MX6UL_PAD_ENET2_TX_DATA1__ENET2_TDATA01 0x1b0b0
333 MX6UL_PAD_ENET2_TX_CLK__ENET2_REF_CLK2 0x4001b031
334 >;
335 };
第 309~320 行， pinctrl_enet1 是 ENET1 的 IO 初始化配置。
第 322~335 行， pinctrl_enet2 是 ENET2 的 IO 初始化配置。
根据示例代码 37.4.3.3，我们需要将 ENET1 的复位 IO 初始化配置添加到 pinctrl_enet1 中，
将 ENET2 的复位 IO 初始化配置添加到 pinctrl_enet2 中，添加完成以后的代码如下所示：
示例代码 37.4.3.4 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
309 pinctrl_enet1: enet1grp {
310 fsl,pins = <
311 MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__ENET1_RX_EN 0x1b0b0
312 MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__ENET1_RX_ER 0x1b0b0
...
318 MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__ENET1_REF_CLK1 0x4001b031
319 MX6UL_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07 0x10B0/* ENET1 RESET */
320 >;
321 };
322
323 pinctrl_enet2: enet2grp {
324 fsl,pins = <
325 MX6UL_PAD_GPIO1_IO07__ENET2_MDC 0x1b0b0
326 MX6UL_PAD_GPIO1_IO06__ENET2_MDIO 0x1b0b0
...
334 MX6UL_PAD_ENET2_TX_CLK__ENET2_REF_CLK2 0x4001b031
335 MX6UL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08 0x10B0 /* ENET2 RESET */
336 >;
337 };
第 319 行， ENET1 复位引脚 SNVS_TAMPER7 的配置代码。
第 335 行， ENET2 复位引脚 SNVS_TAMPER8 的配置代码。
修改完成以后记得保存一下 imx6ull-alientek-emmc.dts，网络的复位引脚驱动就修改好了。
2、修改 LAN8720A 的 PHY 地址
在 uboot 移植章节中，我们说过 ENET1 的 LAN8720A 地址为 0x0， ENET2 的 LAN8720A
地址为 0x1。在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中找到如下代码：
示例代码 37.4.3.5 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
171 &fec1 {
172 pinctrl-names = "default";
173 pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1>;
174 phy-mode = "rmii";
175 phy-handle = <&ethphy0>;
176 status = "okay";
177 };
178
179 &fec2 {
180 pinctrl-names = "default";
181 pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2>;
182 phy-mode = "rmii";
183 phy-handle = <&ethphy1>;
184 status = "okay";
185
186 mdio {
187 #address-cells = <1>;
188 #size-cells = <0>;
189
190 ethphy0: ethernet-phy@0 {
191 compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
192 reg = <2>;
193 };
194
195 ethphy1: ethernet-phy@1 {
196 compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
197 reg = <1>;
198 };
199 };
200 };
第 171~177 行， ENET1 对应的设备树节点。
第 179~200 行， ENET2 对应的设备树节点。但是第 186~198 行的 mdio 节点描述了 ENET1
和 ENET2 的 PHY 地址信息。将示例代码 37.4.3.5 改为如下内容：
示例代码 37.4.3.6 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
171 &fec1 {
172 pinctrl-names = "default";
173 pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1>;
174 phy-mode = "rmii";
175 phy-handle = <&ethphy0>;
176 phy-reset-gpios = <&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;
177 phy-reset-duration = <200>;
178 status = "okay";
179 };
180
181 &fec2 {
182 pinctrl-names = "default";
183 pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2>;
184 phy-mode = "rmii";
185 phy-handle = <&ethphy1>;
186 phy-reset-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>;
187 phy-reset-duration = <200>;
188 status = "okay";
190 mdio {
191 #address-cells = <1>;
192 #size-cells = <0>;
193
194 ethphy0: ethernet-phy@0 {
195 compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
196 smsc,disable-energy-detect;
197 reg = <0>;
198 };
199
200 ethphy1: ethernet-phy@1 {
201 compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
202 smsc,disable-energy-detect;
203 reg = <1>;
204 };
205 };
206 };
第 176 和 177 行，添加了 ENET1 网络复位引脚所使用的 IO 为 GPIO5_IO07，低电平有效。
复位低电平信号持续时间为 200ms。
第 186 和 187 行， ENET2 网络复位引脚所使用的 IO 为 GPIO5_IO08，同样低电平有效，持
续时间同样为 200ms。
第 196 和 202 行，“ smsc,disable-energy-detect”表明 PHY 芯片是 SMSC 公司的，这样 Linux
内核就会找到 SMSC 公司的 PHY 芯片驱动来驱动 LAN8720A。
第 194 行，注意“ ethernet-phy@”后面的数字是 PHY 的地址， ENET1 的 PHY 地址为 0，
所以“ @”后面是 0(默认为 2)。
第 197 行， reg 的值也表示 PHY 地址， ENET1 的 PHY 地址为 0，所以 reg=0。
第 200 行， ENET2 的 PHY 地址为 1，因此“ @”后面为 1。
第 203 行，因为 ENET2 的 PHY 地址为 1，所以 reg=1。
至此， LAN8720A 的 PHY 地址就改好了，保存一下 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件。然后使用
“ make dtbs”命令重新编译一下设备树。
3、修改 fec_main.c 文件
要 在 I.MX6ULL 上 使 用 LAN8720A ， 需 要 修 改 一 下 Linux 内 核 源 码 ， 打 开
drivers/net/ethernet/freescale/fec_main.c，找到函数 fec_probe，在 fec_probe 中加入如下代码：
示例代码 37.4.3.7 imx6ull-alientek-emmc.dts 代码段
3438 static int
3439 fec_probe(struct platform_device *pdev)
3440 {
3441 struct fec_enet_private *fep;
3442 struct fec_platform_data *pdata;
3443 struct net_device *ndev;
3444 int i, irq, ret = 0;
3445 struct resource *r;
3446 const struct of_device_id *of_id;
3447 static int dev_id;
3448 struct device_node *np = pdev->dev.of_node, *phy_node;
3449 int num_tx_qs;
3450 int num_rx_qs;
3451
3452 /* 设置 MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK 和 MX6UL_PAD_ENET2_TX_CLK
3453 * 这两个 IO 的复用寄存器的 SION 位为 1。
3454 */
3455 void __iomem *IMX6U_ENET1_TX_CLK;
3456 void __iomem *IMX6U_ENET2_TX_CLK;
3457
3458 IMX6U_ENET1_TX_CLK = ioremap(0X020E00DC, 4);
3459 writel(0X14, IMX6U_ENET1_TX_CLK);
3460
3461 IMX6U_ENET2_TX_CLK = ioremap(0X020E00FC, 4);
3462 writel(0X14, IMX6U_ENET2_TX_CLK);
3463
......
3656 return ret;
3657 }
第 3455~3462 就是新加入的代码，如果要在 I.MX6ULL 上使用 LAN8720A 就需要设置
ENET1 和 ENET2 的 TX_CLK 引脚复位寄存器的 SION 位为 1。
4、配置 Linux 内核，使能 LAN8720 驱动
输入命令“ make menuconfig”，打开图形化配置界面，选择使能 LAN8720A 的驱动，路径
如下：
-> Device Drivers
    -> Network device support
        -> PHY Device support and infrastructure
            -> Drivers for SMSC PHYs
LAN8720A 是 SMSC 公司出品的，因此勾选这个以后就会编译 LAN8720 驱动，配
置好以后退出配置界面，然后重新编译一下 Linux 内核。
5、修改 smsc.c 文件
在修改 smsc.c 文件之前先说点题外话，那就是我是怎么确定要修改 smsc.c 这个文件的。在
写本书之前我并没有修改过 smsc.c 这个文件，都是使能 LAN8720A 驱动以后就直接使用。但是
我在测试 NFS 挂载文件系统的时候发现文件系统挂载成功率很低！老是提示 NFS 服务器找不
到，三四次就有一次挂载失败！很折磨人。 NFS 挂载就是通过网络来挂载文件系统，这样做的
好处就是方便我们后续调试 Linux 驱动。既然老是挂载失败那么可以肯定的是网络驱动有问题，
网络驱动分两部分：内部 MAC+外部 PHY，内部 MAC 驱动是由 NXP 提供的，一般不会出问
题，否则的话用户早就给 NXP 反馈了。而且我用 NXP 官方的开发板测试网络是一直正常的，
但是 NXP 官方的开发板所使用的 PHY 芯片为 KSZ8081。所以只有可能是外部 PHY，也就是
LAN8720A 的驱动可能出问题了。鉴于 LAN8720A 有“前车之鉴”，那就是在 uboot 中需要对
LAN8720A 进行一次软复位，要设置 LAN8720A 的 BMCR(寄存器地址为 0)寄存器 bit15 为 1。
所以我猜测，在 Linux 中也需要对 LAN8720A 进行一次软复位。
首先需要找到 LAN8720A 的驱动文件， LAN8720A 的驱动文件是 drivers/net/phy/smsc.c，
在此文件中有个叫做 smsc_phy_reset 的函数，看名字都知道这是 SMSC PHY 的复位函数，因
此， LAN8720A 肯定也会使用到这个复位函数， 修改此函数的内容，修改以后的 smsc_phy_reset
函数内容如下所示：
示例代码 37.4.3.8 smsc_phy_reset 函数
1 static int smsc_phy_reset(struct phy_device *phydev)
2 {
3 int err, phy_reset;
4 int msec = 1;
5 struct device_node *np;
6 int timeout = 50000;
7 if(phydev->addr == 0) /* FEC1 */ {
8 np = of_find_node_by_path("/soc/aips-bus@02100000/ethernet@
02188000");
9 if(np == NULL) {
10 return -EINVAL;
11 }
12 }
13
14 if(phydev->addr == 1) /* FEC2 */ {
15 np = of_find_node_by_path("/soc/aips-bus@02000000/ethernet@
020b4000");
16 if(np == NULL) {
17 return -EINVAL;
18 }
19 }
20
21 err = of_property_read_u32(np, "phy-reset-duration", &msec);
22 /* A sane reset duration should not be longer than 1s */
23 if (!err && msec > 1000)
24 msec = 1;
25 phy_reset = of_get_named_gpio(np, "phy-reset-gpios", 0);
26 if (!gpio_is_valid(phy_reset))
27 return;
28
29 gpio_direction_output(phy_reset, 0);
30 gpio_set_value(phy_reset, 0);
31 msleep(msec);
32 gpio_set_value(phy_reset, 1);
33
34 int rc = phy_read(phydev, MII_LAN83C185_SPECIAL_MODES);
35 if (rc < 0)
36 return rc;
37
38 /* If the SMSC PHY is in power down mode, then set it
39 * in all capable mode before using it.
40 */
41 if ((rc & MII_LAN83C185_MODE_MASK) ==
MII_LAN83C185_MODE_POWERDOWN) {
42
43 /* set "all capable" mode and reset the phy */
44 rc |= MII_LAN83C185_MODE_ALL;
45 phy_write(phydev, MII_LAN83C185_SPECIAL_MODES, rc);
46 }
47
48 phy_write(phydev, MII_BMCR, BMCR_RESET);
49 /* wait end of reset (max 500 ms) */
50
51 do {
52 udelay(10);
53 if (timeout-- == 0)
54 return -1;
55 rc = phy_read(phydev, MII_BMCR);
56 } while (rc & BMCR_RESET);
57 return 0;
58 }
第 7~12 行，获取 FEC1 网卡对应的设备节点。
第 14~19 行，获取 FEC2 网卡对应的设备节点。
第 21 行，从设备树中获取“ phy-reset-duration”属性信息，也就是复位时间。
第 25 行，从设备树中获取“ phy-reset-gpios”属性信息，也就是复位 IO。
第 29~32 行，设置 PHY 的复位 IO，复位 LAN8720A。
第 41~48 行，以前的 smsc_phy_reset 函数会判断 LAN8720 是否处于 Powerdown 模式，只
有处于 Powerdown 模式的时候才会软复位 LAN8720。这里我们将软复位代码移出来，这样每
次调用 smsc_phy_reset 函数 LAN8720A 都会被软复位。
最后我们还需要在 drivers/net/phy/smsc.c 文件中添加两个头文件，因为修改后的
smsc_phy_reset 函数用到了 gpio_direction_output 和 gpio_set_value 这两个函数，需要添加的头
文件如下所示：
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/io.h>
6、网络驱动测试
修改好设备树和 Linux 内核以后重新编译一下，得到新的 zImage 镜像文件和 imx6ullalientek-emmc.dtb 设备树文件，使用网线将 I.MX6U-ALPHA 开发板的两个网口与路由器或者电
脑连接起来，最后使用新的文件启动 Linux 内核。启动以后使用“ ifconfig”命令查看一下当前
活动的网卡有哪些
当前没有活动的网卡。输入命令“ ifconfig -a”来查看一下开发板
中存在的所有网卡
can0 和 can1 为 CAN 接口的网卡， eth0 和 eth1 才是网络接口的网卡，其中
eth0 对应于 ENET1， eth1 对应于 ENET2。使用如下命令依次打开 eth0 和 eth1 这两个网卡：
ifconfig eth0 up
ifconfig eth1 up
再次输入“ ifconfig”命令来查看一下当前活动的网卡
可以看出，此时 eth0 和 eth1 两个网卡都已经打开，并且工作正常，但是这两个网卡都还没
有 IP 地址，所以不能进行 ping 等操作。使用如下命令给两个网卡配置 IP 地址：
ifconfig eth0 192.168.1.251
ifconfig eth1 192.168.1.252
上述命令配置 eth0 和 eth1 这两个网卡的 IP 地址分别为 192.168.1.251 和 192.168.1.252，注
意 IP 地址选择的合理性，一定要和自己的电脑处于同一个网段内，并且没有被其他的设备占
用！设置好以后，使用“ ping”命令来 ping 一下自己的主机，如果能 ping 通那说明网络驱动修
改成功！比如我的 Ubuntu 主机 IP 地址为 192.168.1.250，使用如下命令 ping 一下：
ping 192.168.1.250

37.4.4 保存修改后的图形化配置文件
在修改网络驱动的时候我们通过图形界面使能了 LAN8720A 的驱动，使能以后会在.config
中存在如下代码：
CONFIG_SMSC_PHY=y
打开 drivers/net/phy/Makefile，有如下代码：
示例代码 37.4.4.1 drivers/net/phy/Makefile 代码段
11 obj-$(CONFIG_SMSC_PHY) += smsc.o
当 CONFIG_SMSC_PHY=y 的时候就会编译 smsc.c 这个文件， smsc.c 就是 LAN8720A 的驱
动文件。但是当我们执行“ make clean”清理工程以后.config 文件就会被删除掉，因此我们所有
的配置内容都会丢失，结果就是前功尽弃，一“删”回到解放前！所以我们在配置完图形界面
以后经过测试没有问题，就必须要保存一下配置文件。保存配置的方法有两个。
1、直接另存为.config 文件
既然图形化界面配置后的配置项保存在.config 中，那么就简单粗暴，直接将.config 文件另
存为 imx_alientek_emmc_defconfig，然后其复制到 arch/arm/configs 目录下，替换以前的
imx_alientek_emmc_defconfig。这样以后执行“ make imx_alientek_emmc_defconfig”重新配置
Linux 内核的时候就会使用新的配置文件，默认就会使能 LAN8720A 的驱动。
2、通过图形界面保存配置文件
相比于第 1 种直接另存为.config 文件，第 2 种方法就很“文雅”了，在图形界面中保存配
置文件，在图形界面中会有“ < Save >”选项

关于 Linux 内核的移植就讲解到这里，简单总结一下移植步骤：
①、在 Linux 内核中查找可以参考的板子，一般都是半导体厂商自己做的开发板。
②、编译出参考板子对应的 zImage 和.dtb 文件。
③、使用参考板子的 zImage 文件和.dtb 文件在我们所使用的板子上启动 Linux 内核，看能
否启动。
④、如果能启动的话就万事大吉，如果不能启动那就悲剧了，需要调试 Linux 内核。不过
一般都会参考半导体官方的开发板设计自己的硬件，所以大部分情况下都会启动起来。启动
Linux 内核用到的外设不多，一般就 DRAM(Uboot 都初始化好的)和串口。作为终端使用的串口
一般都会参考半导体厂商的 Demo 板。
⑤、修改相应的驱动，像 NAND Flash、 EMMC、 SD 卡等驱动官方的 Linux 内核都是已经
提供好了，基本不会出问题。重点是网络驱动，因为 Linux 驱动开发一般都要通过网络调试代
码，所以一定要确保网络驱动工作正常。如果是处理器内部 MAC+外部 PHY 这种网络方案的
话，一般网络驱动都很好处理，因为在 Linux 内核中是有外部 PHY 通用驱动的。只要设置好复
位引脚、 PHY 地址信息基本上都可以驱动起来。
⑥、Linux 内核启动以后需要根文件系统，如果没有根文件系统的话肯定会崩溃，所以确定 Linux
内核移植成功以后就要开始根文件系统的构建。

参考文献

【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.3.pdf