8| linux内核移植
linux内核移植
一、获取内核源码
Linux 官网为 https://www.kernel.org，所以你想获取最新的Linux 版本就可以在这个网站上下载，网站界面如图所示：
从图可以看出最新的稳定版 Linux 已经到了 5.1.4，大家没必要追新，因为 4.x 版本的 Linux 和 5.x 版本没有本质上的区别，5.x 更多的是加入了一些新的平台、新的外设驱动而已。NXP 会从 https://www.kernel.org 下载某个版本的 Linux 内核，然后将其移植到自己的 CPU上，测试成功以后就会将其开放给 NXP 的 CPU 开发者。开发者下载 NXP 提供的 Linux 内核，然后将其移植到自己的产品上。本章的移植我们就使用 NXP 提供的Linux 源码。
和uboot源码一样，从对应的开发板厂商或SOC厂商获取，具体看你的开发板参考谁的板子
二、内核浅析
1、内核目录分析
将 Linux 源码进行解压，解压完成以后的目录如图所示：
1 、arch 目录
这个目录是和架构有关的目录，比如 arm、arm64、avr32、x86 等等架构。每种架构都对应一个目录，在这些目录中又有很多子目录，比如 boot、common、configs 等等
以 arch/arm 为例，其子目录如图 35.3.2 所示：
图 35.3.2 是 arch/arm 的一部分子目录，这些子目录用于控制系统引导、系统调用、动态调频、主频设置等。
arch/arm/configs 目录是不同平台的默认配置文件：xxx_defconfig，如图 35.3.3所示：
在 arch/arm/configs 中就包含有 I.MX6U-ALPHA 开发板的默认配置文件：imx_v7_defconfig,执行“make imx_v7_defconfig”即可完成配置。
arch/arm/boot/dts 目录里面是对应开发平台的设备树文件，正点原子 I.MX6U-ALPHA 开发板对应的设备树文件如图 35.3.4 所示：
arch/arm/boot 目录下会保存编译出来的 Image 和 zImage 镜像文件，而 zImage 就是我们要用的 linux 镜像文件。
arch/arm/mach-xxx 目录分别为相应平台的驱动和初始化文件，比如 mach-imx 目录里面就是 I.MX 系列 CPU 的驱动和初始化文件。
2 、block 目录
block 是 Linux 下块设备目录，像 SD 卡、EMMC、NAND、硬盘等存储设备就属于块设备，block 目录中存放着管理块设备的相关文件。
3 、crypto 目录
crypto 目录里面存放着加密文件，比如常见的 crc、crc32、md4、md5、hash 等加密算法。
4 、Documentation 目录
此目录里面存放着 Linux 相关的文档，如果要想了解 Linux 某个功能模块或驱动架构的功能，就可以在 Documentation 目录中查找有没有对应的文档。
5 、drivers 目录
驱动目录文件，此目录根据驱动类型的不同，分门别类进行整理，比如 drivers/i2c 就是 I2C相关驱动目录，drivers/gpio 就是 GPIO 相关的驱动目录，这是我们学习的重点。
6 、firmware 目录
此目录用于存放固件。
7 、fs 目录
此目录存放文件系统，比如 fs/ext2、fs/ext4、fs/f2fs 等，分别是 ext2、ext4 和 f2fs 等文件系统。
8 、include 目录
头文件目录。
9 、init 目录
此目录存放 Linux 内核启动的时候初始化代码。
10 、ipc 目录
IPC 为进程间通信，ipc 目录是进程间通信的具体实现代码。
11 、kernel 目录
Linux 内核代码。
12 、lib 目录
lib 是库的意思，lib 目录都是一些公用的库函。
13 、mm 目录
此目录存放内存管理相关代码。
14 、net 目录
此目录存放网络相关代码。
15 、samples 目录
此目录存放一些示例代码文件。
16 、scripts 目录
脚本目录，Linux 编译的时候会用到很多脚本文件，这些脚本文件就保存在此目录中。
17 、security 目录
此目录存放安全相关的文件。
18 、sound 目录
此目录存放音频相关驱动文件，音频驱动文件并没有存放到 drivers 目录中，而是单独的目录。
19 、tools 目录
此目录存放一些编译的时候使用到的工具。
20 、usr 目录
此目录存放与 initramfs 有关的代码。
21 、virt 目录
此目录存放虚拟机相关文件。
22 、.config 文件
跟 uboot 一样，.config 保存着 Linux 最终的配置信息，编译 Linux 的时候会读取此文件中
的配置信息。最终根据配置信息来选择编译 Linux 哪些模块，哪些功能。23 、Kbuild 文件
有些 Makefile 会读取此文件。
24 、Kconfig
图形化配置界面的配置文件。
25 、Makefile 文件
Linux 顶层 Makefile 文件，建议好好阅读一下此文件。
26 、README 文件
此文件详细讲解了如何编译 Linux 源码，以及 Linux 源码的目录信息，建议仔细阅读一下此文件。
2、顶层Makefile分析
参考正点原子IMX6U驱动开发指南35.5节。
3、内核启动流程分析
参考正点原子IMX6U驱动开发指南36.1、36.2节。
三、内核移植
1、创建VSCode工程
这里我们使用 NXP 官方提供的 Linux 源码，将其移植到正点原子 I.MX6U-ALPHA 开发板上。
源码压缩包linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2。使用FileZilla将其发送到Ubuntu中并解压，得到名为linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga的目录，为了和 NXP 官方的名字区分，可 以使用“ mv ”命令对其重命名，我这里将其重命名为 “ linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_lxg”.
命令如下：
mv linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_lxg完成以后创建 VSCode 工程，步骤和 Windows 下一样，重点是.vscode/settings.json 这个文件。
2、NXP 官方开发板 Linux 内核初次编译
编译内核之前需要先在 ubuntu 上安装 lzop 库，否则内核编译会失败！命令如下：
sudo apt-get install lzop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-，结果如图 所示：
分别设置了 ARCH 和 CROSS_COMPILE 这两个变量的值，这样在编译的时候就不用输入很长的命令了。
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
配置完成以后就可以编译了，使用如下命令编译 Linux 内核：
make -j12 //编译 Linux 内核等待编译完成，结果如图所示：
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。
3、Linux 内核启动测试
在上一小节我们已经得到了 NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板对应的 zImage 和 imx6ull-14x14-evk.dtb 这两个文件。
现在测试这两个文件能不能在正点原子的 I.MX6U-ALPHA EMMC 版开发板上启动，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/firestaradmin/linux/tftpboot/ -f
cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-evk.dtb /home/firestaradmin/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结果图所示：
4、在linux内核中添加自己的开发板
1、添加默认配置文件
将 arch/arm/configs 目 录 下 的 imx_v7_mfg_defconfig 重 新 复 制 一 份 ， 命 名 imx_lxg_emmc_defconfig，命令如下：
cd arch/arm/configs
cp imx_v7_mfg_defconfig imx_lxg_emmc_defconfig以后 imx_lxg_emmc_defconfig就是我们的 EMMC 版开发板默认配置文件了。完成以后如图 37.3.1.1 所示：
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-lxg-emmc.dts，命令如下：
cd arch/arm/boot/dts
cp imx6ull-14x14-evk.dts imx6ull-lxg-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-lxg-emmc.dts
创建好以后我们还需要修改arch/arm/boot/dts/Makefile，找到 “ dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL)”配置项，在此配置项中加入“imx6ull-lxg-emmc.dtb” ，如下所示：
这样编译 Linux 的时候就可以从 imx6ull-lxg-emmc.dts 编译出 imx6ull-lxg-emmc.dtb 文件了。
3、编译测试
经过前面两个小节，Linux 内核里面已经添加了我们自己的I.MX6UL-LXG-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_lxg_emmc.sh，脚本内容如下：
#!/bin/sh
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_lxg_emmc_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j12第 2 行，清理工程。
第 3 行，使用默认配置文件 imx_lxg_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 imx_lxg_emmc.sh 编译 Linux 内核，命令如下：
chmod 777 imx_lxg_emmc.sh //给予可执行权限
./imx_lxg_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-lxg-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-lxg-emmc.dtb
bootz 80800000 – 83000000只要出现如图所示内容就表示 Linux 内核启动成功：
红框为linux内核的编译时间
5、部分驱动修改（CPU、NET、EMMC）
1、CPU主频修改
1、在linux下手动修改cpu配置文件或修改linux内核配置文件
正点原子 I.MX6U-ALPHA 开发板所使用的 I.MX6ULL 芯片主频都是 792MHz 的，也就是NXP 官方宣传的 800MHz 版本。这里以此板为例。
1 、设置 I.MX6U-ALPHA 开发板工作在 792MHz
确保 EMMC 中的根文件系统可用！然后重新启动开发板，进入终端(可以输入命令)，如图
cat /proc/cpuinfo
在图 中有 BogoMIPS 这一条，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。在图中并没有看到当前 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，此目录下会有很多文件，如图 37.4.1.3 所示：
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
结果如图 37.4.1.4 所示
从图 37.4.1.4 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 = 792000
cpuinfo_min_freq = 198000
scaling_cur_freq = 198000
scaling_max_freq = 792000
cat scaling_min_freq = 198000
scaling_available_frequencies = 198000 396000 528000 792000
cat scaling_governor = ondemand可以看出，当前 CPU 支持 198MHz、396MHz、528Mhz 和 792000 四种频率切换，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
从图中可以看出，CPU 在 198MHz、396MHz、528MHz 和 792MHz 都工作过，其中 198MHz 的工作时间最长！假如我们想让 CPU 一直工作在 792MHz 那该怎么办？很简单，配置 Linux 内核，将调频策略选择为 performance（直接修改scaling_governor 文件的内容，将ondemand修改为performance）。
或者修改 imx_lxg_emmc_defconfig 文件，此文件中有下面几行：
CONFIG_CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_ONDEMAND=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_POWERSAVE=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_USERSPACE=y
CONFIG_CPU_FREQ_GOV_INTERACTIVE=y分别为：
配置 ondemand 为默认调频策略。
使能 powersave 策略。
使能 userspace 策略。
使能 interactive 策略
将示例代码中的第 1 行屏蔽掉，然后在最后面添加：
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，如图 37.4.1.6 所示：
从图可以看出，当前 CPU 频率为 792MHz 了。查看 scaling_governor 文件看一下当前的调频策略，如图 37.4.1.7 所示：
从图 可以看出当前的 CPU 调频策略为 preformance，也就是高性能模式，一直以最高主频运行。
2、使用linux图形化配置界面配置
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”，如图所示：
在图中选择“performance”即可，选择以后退出图形化配置界面，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。
3、超频设置
I.MX6ULL 有多种型号，按照工作频率可以分为 528MHz、700Mhz(实际 696MHz)，800MHz(实际 792MHz)和 900MHz(实际频率未知，应该在 900MHz 左右)。
声明：
想体验一下高性能的朋友可以体验一下超频，但是！毕竟是超频了的，工作肯定没有在默认频率稳定。如果因为超频带来任何损坏，本文档不负任何责任！
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！看到这里，如果您还是执意要超频，那么就接着往下看，如果要放弃超频，那就跳过本小节。
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：
cpu0: cpu@0 {
compatible = "arm,cortex-a7";
device_type = "cpu";
reg = <0>;
clock-latency = <61036>; /* two CLK32 periods */
operating-points = <
/* kHz uV */
996000 1275000
792000 1225000
528000 1175000
396000 1025000
198000 950000
>;
fsl,soc-operating-points = <
/* KHz uV */
996000 1175000
792000 1175000
528000 1175000
396000 1175000
198000 1175000
>;
fsl,low-power-run;
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ARM>,想要超频的小伙伴只需要添加两行代码：如下：
加入了“696000 1225000”，这个就是 696MHz 的支持。
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-lxg_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，如图 37.4.1.10 所示：
从图可以看出，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
6、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，原理图如图 37.4.2.1 所示：
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-lxg-emmc.dts，找到如下所示内容：
&usdhc2 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc2>;
non-removable;
status = "okay";
};关于设备树的原理以及内容后面会专门讲解，示例代码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：
&usdhc2 {
pinctrl-names = "default", "state_100mhz", "state_200mhz";
pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc2_8bit>;
pinctrl-1 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_100mhz>;
pinctrl-2 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_200mhz>;
bus-width = <8>;
non-removable;
status = "okay";
};修改完成以后保存一下 imx6ull-lxg-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。
7、修改网络驱动
因为在后面学习 Linux 驱动开发的时候要用到网络调试驱动，所以必须要把网络驱动调试好。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 以及网络时钟引脚驱动
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 imx6ull-lxg-emmc.dts，找到如下代码：
pinctrl_spi4: spi4grp {
fsl,pins = <
MX6ULL_PAD_BOOT_MODE0__GPIO5_IO10 0x70a1
MX6ULL_PAD_BOOT_MODE1__GPIO5_IO11 0x70a1
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07 0x70a1
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08 0x80000000
>;
};示例代码中
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07 0x70a1
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08 0x80000000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，所以将这两行删除掉！删除掉以后继续在 imx6ull-lxg-emmc.dts 中找到如下所示代码：
spi4 {
compatible = "spi-gpio";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_spi4>;
pinctrl-assert-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>;
status = "okay";
gpio-sck = <&gpio5 11 0>;
gpio-mosi = <&gpio5 10 0>;
cs-gpios = <&gpio5 7 0>;
num-chipselects = <1>;
......pinctrl-assert-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>;
cs-gpios = <&gpio5 7 0>;其中这两行分别是
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。
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 中的两行代码删除掉！！否则会干扰到网络复位引脚！
在 imx6ull-alientek-emmc.dts 里面找到名为“iomuxc_snvs”的节点(就是直接搜索)，然后在
此节点下添加网络复位引脚信息，添加完成以后的“iomuxc_snvs”的节点内容如下：
&iomuxc_snvs {
pinctrl-names = "default_snvs";
pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_2>;
imx6ul-evk {
......
......
/*enet1 reset firestaradmin*/
pinctrl_enet1_reset: enet1resetgrp {
fsl,pins = <
/* used for enet1 reset */
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07 0x10B0
>;
};
/*enet2 reset firestaradmin*/
pinctrl_enet2_reset: enet2resetgrp {
fsl,pins = <
/* used for enet2 reset */
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08 0x10B0
>;
};
};
};最后还需要修改一下 ENET1 和 ENET2 的网络时钟引脚配置，继续在 imx6ull-lxg-emmc.dts 中找到如下所示代码：
pinctrl_enet1: enet1grp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__ENET1_RX_EN 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__ENET1_RX_ER 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET1_RX_DATA0__ENET1_RDATA00 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET1_RX_DATA1__ENET1_RDATA01 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET1_TX_EN__ENET1_TX_EN 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA0__ENET1_TDATA00 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA1__ENET1_TDATA01 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__ENET1_REF_CLK1 0x4001b009
>;
};
pinctrl_enet2: enet2grp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_GPIO1_IO07__ENET2_MDC 0x1b0b0
MX6UL_PAD_GPIO1_IO06__ENET2_MDIO 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_RX_EN__ENET2_RX_EN 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_RX_ER__ENET2_RX_ER 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_RX_DATA0__ENET2_RDATA00 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_RX_DATA1__ENET2_RDATA01 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_TX_EN__ENET2_TX_EN 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_TX_DATA0__ENET2_TDATA00 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_TX_DATA1__ENET2_TDATA01 0x1b0b0
MX6UL_PAD_ENET2_TX_CLK__ENET2_REF_CLK2 0x4001b009
>;
};两个节点中的最后一行分别为 ENET1 和 ENET2 的网络时钟引脚配置信息，将这两个引脚的电气属性值改为 0x4001b009，原来默认值为 0x4001b031。修改完成以后记得保存一下 imx6ull-lxg-emmc.dts，网络复位以及时钟引脚驱动就修改好了。
2 、修改 fec1 和 和 fec2 节点的 pinctrl-0 属性
在 imx6ull-lxg-emmc.dts 文件中找到名为“fec1”和“fec2”的这两个节点，修改其中的“pinctrl-0”属性值，修改以后如下所示：
&fec1 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1
&pinctrl_enet1_reset>;
phy-mode = "rmii";
phy-handle = <ðphy0>;
status = "okay";
};
&fec2 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2
&pinctrl_enet2_reset>;
phy-mode = "rmii";
......
......
};3、修改 LAN8720A 的 的 PHY 地址
在 uboot 移植中，我们说过 ENET1 的 LAN8720A 地址为 0x0，ENET2 的 LAN8720A地址为 0x1。在 imx6ull-lxg-emmc.dts 中找到如下代码：
&fec1 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1
&pinctrl_enet1_reset>;
phy-mode = "rmii";
phy-handle = <ðphy0>;
status = "okay";
};
&fec2 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2
&pinctrl_enet2_reset>;
phy-mode = "rmii";
phy-handle = <ðphy1>;
status = "okay";
mdio {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
ethphy0: ethernet-phy@2 {
compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
reg = <2>;
};
ethphy1: ethernet-phy@1 {
compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
reg = <1>;
};
};
};上述代码中的
mdio {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
ethphy0: ethernet-phy@2 {
compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
reg = <2>;
};
ethphy1: ethernet-phy@1 {
compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
reg = <1>;
};
};部分为mdio节点，述了 ENET1和 ENET2 的 PHY 地址信息。
将示例代码改为如下内容：
&fec1 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1
&pinctrl_enet1_reset>;
phy-mode = "rmii";
phy-handle = <ðphy0>;
phy-reset-gpios = <&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;
phy-reset-duration = <200>;
status = "okay";
};
&fec2 {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2
&pinctrl_enet2_reset>;
phy-mode = "rmii";
phy-handle = <ðphy1>;
phy-reset-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>;
phy-reset-duration = <200>;
status = "okay";
mdio {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
ethphy0: ethernet-phy@0 {
compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
smsc,disable-energy-detect;
reg = <0>;
};
ethphy1: ethernet-phy@1 {
compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
smsc,disable-energy-detect;
reg = <1>;
};
};
};先是添加了 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。
然后添加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。
“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。
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)。
reg 的值也表示 PHY 地址，ENET1 的 PHY 地址为 0，所以 reg=0。
至此，LAN8720A 的 PHY 地址就改好了，保存一下 imx6ull-lxg-emmc.dts 文件。然后使用“make dtbs”命令重新编译一下设备树。
4、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：
static int
fec_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct fec_enet_private *fep;
struct fec_platform_data *pdata;
struct net_device *ndev;
int i, irq, ret = 0;
struct resource *r;
const struct of_device_id *of_id;
static int dev_id;
struct device_node *np = pdev->dev.of_node, *phy_node;
int num_tx_qs;
int num_rx_qs;
/* 设置 MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK 和 MX6UL_PAD_ENET2_TX_CLK
* 这两个 IO 的复用寄存器的 SION 位为 1。
*/
void __iomem *IMX6U_ENET1_TX_CLK;
void __iomem *IMX6U_ENET2_TX_CLK;
IMX6U_ENET1_TX_CLK = ioremap(0X020E00DC, 4);
writel(0X14, IMX6U_ENET1_TX_CLK);
IMX6U_ENET2_TX_CLK = ioremap(0X020E00FC, 4);
writel(0X14, IMX6U_ENET2_TX_CLK);
fec_enet_get_queue_num(pdev, &num_tx_qs, &num_rx_qs);
/* Init network device */
ndev = alloc_etherdev_mqs(sizeof(struct fec_enet_private),
num_tx_qs, num_rx_qs);
......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。
5、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
图中选择将“Drivers for SMSC PHYs”编译到 Linux 内核中，因此“<>”里面变为了“*”。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。
6、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：
static int smsc_phy_reset(struct phy_device *phydev)
{
//添加的内容如下
int err, phy_reset;
int msec = 1;
struct device_node *np;
int timeout = 50000;
if(phydev->addr == 0) /* FEC1 */ {
/*获取 FEC1 网卡对应的设备节点。*/
np = of_find_node_by_path("/soc/aips-bus@02100000/ethernet@02188000");
if(np == NULL) {
return -EINVAL;
}
}
if(phydev->addr == 1) /* FEC2 */ {
/*获取 FEC2 网卡对应的设备节点。*/
np = of_find_node_by_path("/soc/aips-bus@02000000/ethernet@020b4000");
if(np == NULL) {
return -EINVAL;
}
}
/*从设备树中获取“phy-reset-duration”属性信息，也就是复位时间。*/
err = of_property_read_u32(np, "phy-reset-duration", &msec);
/* A sane reset duration should not be longer than 1s */
if (!err && msec > 1000)
msec = 1;
/*从设备树中获取“phy-reset-gpios”属性信息，也就是复位 IO。*/
phy_reset = of_get_named_gpio(np, "phy-reset-gpios", 0);
if (!gpio_is_valid(phy_reset))
return;
/*设置 PHY 的复位 IO，复位 LAN8720A*/
gpio_direction_output(phy_reset, 0);
gpio_set_value(phy_reset, 0);
msleep(msec);
gpio_set_value(phy_reset, 1);
int rc = phy_read(phydev, MII_LAN83C185_SPECIAL_MODES);
if (rc < 0)
return rc;
/* If the SMSC PHY is in power down mode, then set it
* in all capable mode before using it.
*/
if ((rc & MII_LAN83C185_MODE_MASK) == MII_LAN83C185_MODE_POWERDOWN) {
int timeout = 50000;
/* set "all capable" mode and reset the phy */
rc |= MII_LAN83C185_MODE_ALL;
phy_write(phydev, MII_LAN83C185_SPECIAL_MODES, rc);
}
/*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*/
phy_write(phydev, MII_BMCR, BMCR_RESET);
/* wait end of reset (max 500 ms) */
do {
udelay(10);
if (timeout-- == 0)
return -1;
rc = phy_read(phydev, MII_BMCR);
} while (rc & BMCR_RESET);
return 0;
}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>7、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 imx6ull-lxg-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，结果如图 所示：
从图可以看出，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，结果如图所示：
图中 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 ENET2，eth1 对应于 ENET1。使用如下命令依次打开 eth0 和 eth1 这两个网卡：
ifconfig eth0 up
ifconfig eth1 up网卡的打开过程如图 37.4.3.4 所示：
可以看到“SMSC LAN8710/LAN8720”字样，说明当前的网络驱动使用的就是我们前面使能的 SMSC 驱动。再次输入“ifconfig”命令来查看一下当前活动的网卡，结果如图所示：
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 192.168.0.251
ifconfig eth1 192.168.0.252上述命令配置 eth0 和 eth1 这两个网卡的 IP 地址，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 192.168.0.111，使用如下命令 ping 一下：ping 192.168.0.111
结果如图 37.4.3.6 所示：
8、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：
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_lxg_emmc_defconfig，然后其复制到 arch/arm/configs 目录下，替换以前的imx_lxg_emmc_defconfig。这样以后执行“make imx_lxg_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，如图 37.4.4.1 所示：
通过键盘的“→”键，移动到“< Save >”选项，然后按下回车键，打开文件名输入对话框，
如图 37.4.4.2 所示：
在图 中输入要保存的文件名，可以带路径，一般是相对路径(相对于 Linux 内核源码根目录)。比如我们要将新的配置文件保存到目录 arch/arm/configs 下，文件名为imx_lxg_emmc_defconfig，也就是用新的配置文件替换掉老的默认配置文件。那么我们在图中输入 “arch/arm/configs/imx_lxg_emmc_defconfig”即可，如图 37.4.4.3 所示：
本博客所有文章除特别声明外，均采用 CC BY-SA 4.0 协议 ，转载请注明出处！