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一、树莓派等芯片带操作系统的启动过程
在进行内核源码分析之前，我们先了解一下各种设备的启动过程：
① C51，STM32(裸机)等——C直接操控底层寄存器实现相关业务， 业务流程型的裸机代码，如
遥控灯： while(1)
垃圾桶：WemosD1 LOOP
恩智浦智能车： stm32
② X86，Intel，windows平台
启动过程： 电源→BIOS→windows内核→C，D盘→程序启动（QQ等）
③ 嵌入式产品： 树莓派，mini2440, mini6410,nanopi,海思，RK（瑞芯微）------人脸识别打卡器，智能家居主控等
启动过程： 电源→BootLoader（引导操作系统启动）→Linux内核→文件系统（根据功能性来组织文件夹，带访问权限）→KTV点歌机、人脸识别刷卡器等
④ 安卓
启动过程： 电源-→astBoot/Bootloader/→inux内核→文件系统→虚拟机→HOME应用程序→点某图标打开某APP
BootLoader作用：
一阶段 ：让CPU 跟内存，FLASH, 串口，IIC,IIS, 数据段，打交道，驱动这些设备（汇编和C结合）
二阶段： 引导Linux内核启动 （纯C）
二、树莓派Linux源码目录树分析
在官网上https://github.com/raspberrypi/linux下载树莓派内核镜像，放在Ubuntu下，具体选择哪个版本的Linux内核源码取决于树莓派已经跑起来Linux内核版本，比如我当前树莓派Linux内核版本如下：
因此我们选择4.14版本，并下载源码。
补充知识：关于Linux内核的一些基本概念
Linux系统是开源，免费的，由LInux开源社区工作者（爱好者）共同维护
Linux是一个开源的，支持多架构多平台代码 ，可移植性非常高
Linux系统非常庞大，但是通常Linux内核编译出来一般就几M（如：树莓派4M），这是因为我们编译出来的是适合该平台的内核代码，很多代码实际上是不参与编译的。
因为支持多平台，多架构，所以编译之前要配置，配置成适合的目标平台来用
如：ARM架构(海思 友善之臂 RK 树莓派 nanoPi等)、X86、PowerPC、MIPS等架构。
接下来我们来看一下我们下载的这个Linux内核源码（未编译）包含哪些文件？也就是Linux内核源码目录结构。
参考文章：linux基础学习笔记七：linux系统目录以及linux内核源码目录分析
根据这篇文章可以详细了解到每个文件夹存放是什么文件，作用是什么。
三、树莓派Linux源码配置
1.为什么要进行Linux内核源码配置？
实际工作中，尤其是驱动工程师，负责驱动代码的编写，而驱动的编译需要一个提前编译好的内核，编译内核就必须先进行配置，配置的最终目标会生成 .config文件，该文件指导Makefile去把有用东西组织成内核。
通常我们购买芯片，厂家会配Linux内核源码，比如说买了树莓派，会送树莓派Linux内核源码。
2.配置内核的三种方式
注： 配置内核需要用到交叉编译工具链，因此，交叉编译工具链要提前安装好。
第一种方式： 将厂家给的.config文件直接拿过来用。
树莓派3、树莓派4使用的厂家配置文件为：bcm2709_defconfig
执行命令：find . -name *_defconfig可以查看厂家给的配置文件
配置命令：ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make bcm2709_defconfig
命令解释：
ARCH=arm：指定 ARM 架构CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-：指定编译器KERNEL=kernel7：树莓派make bcm2709_defconfig：主要核心指令
执行结果：
我们发现厂家config 变成了 .config，配置完成。
第二种方式： 基于厂家的.config文件一项项配置。
配置之前需要安装一些必要的库：
sudo apt-get install bc
sudo apt-get install libncurses5-dev libncursesw5-dev
sudo apt-get install zlib1g:i386
sudo apt-get install libc6-i386 lib32stdc++6 lib32gcc1 lib32ncurses5
配置命令：
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make menuconfig
结果如下：
注：
[ * ] built-in：表示编译进了内核，zImage 包含了驱动。
< M > modularizes：表示以模块的方式生成驱动文件 xxx.ko，系统启动后，通过命令inmosd xxx.ko临时加载。
[ * ] 和< M >是驱动加载的两种方式，可以按空格键进行加载方式的切换。
[ ] ：表示略过的，不参与编译，也就是需要裁剪的东西。
第三种方式： 完全自己来，这个可能就需要中级或者高级工程师来做了。
四、树莓派Linux内核编译
1.编译内核
配置Linux内核之后就可以进行内核编译了。
编译命令：
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make -j4 zImage modules dtbs
内核编译需要的时间较长
命令解释：
-j4：指定调用多少电脑资源进行编译
zImage：生成内核镜像
modules：生成驱动模块
dtbs：生成配置文件
编译完成后，内核源码树目录中多出vmlinux文件，说明编译成功。
目标 zImage 镜像在 arch/arm/boot 路径中。
2.树莓派挂载新的Linux内核
打包 zImage 文件成树莓派上可用的xxx.img：
命令：./scripts/mkknlimg arch/arm/boot/zImage ./kernel_new.img
然后将树莓派上的SD卡拔出，插入到Ubuntu下，demsg命令查看SD卡。
sdb1、sdb2 分别是树莓派SD卡的两个分区
①一个fat分区。是boot相关的内容，kernel的img文件在此分区。
②一个是ext4分区，也就是系统的根目录分区。（cd /进入的就是系统的根目录）
注意：SD卡插入Ubuntu，并没有挂载到ubuntu下，下面将两个分区挂载到Ubuntu。
创建两个文件夹：
mkdir data1
mkdir data2
将两个分区挂载到两个文件夹下：
sudo mount /dev/sdb1 data1
sudo mount /dev/sdb2 data2
/dev/sdb1（fat 分区）挂载到了 data1
/dev/sdb2（ext4分区）挂载到 了data2
此时data1和data2里面就都有数据了
接下来向 data2（ext4分区）安装modules（设备驱动文件），少了这一步类似网卡,wifi,usb,HDMI这些都用不了。
执行命令：sudo ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make INSTALL_MOD_PATH=/home/cai/data2 modules_install
（注意：在内核源码linux-rpi-4.14.y目录下执行该命令）
我们看到生成了很多 xxx.ko 文件，这些就是驱动文件。出现的提示make: arm-linux-gnueabihf-gcc: Command not found不用管它。
接下来安装更新kernel.img文件
原来镜像名字是kernel7.img（树莓派镜像规定必须要定义成这个名字），因为原来的这个kernel7.img将要被覆盖，为了防止刷机失败，或者拷贝过程中文件损坏，我们可以提前备份。
①备份kernel7.img（在原目录备份即可，令起名字）（此文件在 fat 分区，也就是data1文件里）
cp kernel7.img kernel7_old.img
②再把刚刚编译新生成的镜像kernel_new.img拷贝cp到 data1（fat分区） 中的kernel7.img文件
cp kernel_new.img /home/cai/data1/kernel7.img
（在内核源码linux-rpi-4.14.y目录下执行该命令）
③拷贝完成后，查看文件编码检查拷贝是否完整
md5sum命令显示文件的唯一编码号，若相同则为同一个文件
我们发现，这两个文件的md5值是一样的，说明我们拷贝成功。
另外需要拷贝其它的一些配置文件到fat分区中
cp arch/arm/boot/dts/.*dtb* /home/cai/data1
cp arch/arm/boot/dts/overlays/.*dtb* /home/cai/data1/overlays/
cp arch/arm/boot/dts/overlays/README /home/cai/data1/overlays/
大功告成，接下来将SD卡重新插入在树莓派中，就可以以新的内核重新启动树莓派了。
为了能看到树莓派的启动过程，我们采用串口登录树莓派，这个就需要在Windows下提前配置一下了：
①打开SD卡根目录的"config.txt"文件，将以下内容添加在最后并且保存。
dtoverlay=pi3-miniuart-bt
这样就停止了蓝牙，解除了对串口的占用。（这一步之前肯定做过，可以省略）
②修改根目录的"cmdline.txt"，将里面的内容全部替换成以下内容
dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 console=serial0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait
接好线后，将SD卡插回树莓派上电，开机后可以用 uname -a 命令查看 kernel 信息已经改变。
