OrangePi-3B 系列笔记：

温馨提示:

OrangePi-3B 硬件版本 V1.1.1 的板子出现过有线网卡“无故”失灵的故障, 所以在进行操作前请确认开发板工作良好(修复这个问题需要更换 RK3566 芯片).
https://www.bilibili.com/read/cv33224126

香橙派目前已经推出了硬件版本为 V2.1 的 OrangePi-3B, 有线网卡供应商更换为 RTL. 本系列文章没有针对 V2.1 的板子做过适配, 请根据实际情况操作(同时强烈谴责此种不负责任的行为, 如考虑购买此型号板子商用, 建议换个型号避坑).

本系列文章最后更新时间: 2024年11月02日.

编译环境

主板: OrangePi-3b_V1.1.1
芯片: RK3566
环境: Debian:12_x86_64(Docker)

内容说明

把 U-Boot 搞到差不多了，现在转战 Kernel。

和 U-Boot 类似，OrangePi-3B 的 Kernel 供应商正经的也有三家：

OrangePi
板子供应商，有最贴合板子的适配，拿来即用，版本有 5.10 和 6.1 可选；
Rockchip
芯片供应商，有比较贴合芯片的适配，但没有板子相关的适配，版本只有 5.10，是 OrangePi 的 5.10 Kernel 的上游。
Mainline
主线内核，瑞芯微会不定时向主线合入对芯片的适配代码。支持度一般，但版本不受限制。

三种开源 Kernel 构建类似，但 Rockchip 和 OrangePi 提供了构建脚本，以下内容以主线 Kernel 为主。

构建

OrangePi

克隆代码

cd ~/projects/
git clone https://github.com/orangepi-xunlong/linux-orangepi.git -b orange-pi-5.10-rk35xx kernel_orangepi

启动容器

docker run -ti --rm --privileged -v ~/projects/:/projects/ build-linux bash -l

关于镜像 build-linux 的内容请参考之前的笔记，其中已经安装构建所需要的软件包。

启动编译

cd /projects/kernel_orangepi/

# 清除缓存[可选]
rm -rf out
make ARCH=arm64 clean
make ARCH=arm64 mrproper
make ARCH=arm64 distclean

# 清除缓存[可选]
rm -rf out
make ARCH=arm64 O=out clean
make ARCH=arm64 O=out mrproper
make ARCH=arm64 O=out distclean

# 应用配置
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out defconfig
# 图形化配置
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out menuconfig

# 编译
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out -j8

构建产物

vmlinux
Linux 内核编译出来的原始的内核文件，未做压缩处理的 elf 格式；
arch/arm64/boot/Image
使用 objcopy 处理 vmlinux 后生成的二进制内核映像；
arch/arm64/boot/Image.lz4
使用 lz4 压缩 Image 后生成的压缩文件(不带自解压头)，ARM 的 U-Boot 默认支持这种格式并且 U-Boot 负责解压内核；
arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dtb
设备树文件；

Rockchip

克隆代码

cd ~/projects/
git clone https://github.com/rockchip-linux/kernel.git -b develop-5.10 kernel_rockchip

启动容器

docker run -ti --rm --privileged -v ~/projects/:/projects/ build-linux bash -l

关于镜像 build-linux 的内容请参考之前的笔记，其中已经安装构建所需要的软件包。

启动编译

cd /projects/kernel_rockchip/

# 清除缓存[可选]
rm -rf out
make ARCH=arm64 clean
make ARCH=arm64 mrproper
make ARCH=arm64 distclean

# 构建镜像
./make.sh CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- orangepi-3b-rk3566

使用 make.sh 可以快捷编译，也支持使用 make 命令编译；make.sh 能够生成 ATF 镜像。

Rockchip 的 Kernel 源码中没有包含 OrangePi-3B 的设备树和配置，需要从 OrangePi 的 Kernel 中移植。

构建产物

vmlinux
Linux 内核编译出来的原始的内核文件，未做压缩处理的 elf 格式；
boot.img
编译脚本 ATF 处理过的内核镜像，需要配合 OrangePi 的 U-Boot 启动；
arch/arm64/boot/Image
使用 objcopy 处理 vmlinux 后生成的二进制内核映像；
arch/arm64/boot/Image.lz4
使用 lz4 压缩 Image 后生成的压缩文件(不带自解压头)，ARM 的 U-Boot 默认支持这种格式并且 U-Boot 负责解压内核；
arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dtb
设备树文件；

Mainline

克隆代码

cd ~/projects/
git clone https://github.com/torvalds/linux.git -b linux-rolling-stable kernel

使用滚动的稳定版本分支；

启动容器

docker run -ti --rm --privileged -v ~/projects/:/projects/ build-linux bash -l

关于镜像 build-linux 的内容请参考之前的笔记，其中已经安装构建所需要的软件包。

设备树

板子的设备树拷贝的大名鼎鼎 Armbian 的源文件：

cd /projects/kernel/

# 下载设备树文件
DTS_URL=https://raw.githubusercontent.com/armbian/build/main/patch/kernel/archive/rockchip64-6.9/dt/rk3566-orangepi-3b.dts
wget ${DTS_URL} -O arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dts

https://github.com/armbian/build/blob/main/patch/kernel/archive/rockchip64-6.9/dt/rk3566-orangepi-3b.dts

实测适配 EMMC 模块不太稳定，在此基础上做了一点调整：

diff --git a/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dts b/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dts
index ac4822641039..d2183ba0eee3 100644
--- a/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dts
+++ b/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dts
@@ -724,11 +724,13 @@ &saradc {
 };

 &sdhci {
-       bus-width = <8>;
-       max-frequency = <200000000>;
+       max-frequency = <150000000>;
+       bus-width = <8>;
+       cap-mmc-highspeed;
+       cap-sd-highspeed;
        non-removable;
        pinctrl-names = "default";
-       pinctrl-0 = <&emmc_bus8 &emmc_clk &emmc_cmd>;
+       pinctrl-0 = <&emmc_bus8 &emmc_clk &emmc_cmd &emmc_datastrobe>;
        status = "okay";
 };

将频率从 200MHz 降到 150MHz；

配置文件

我这没有抄作业，新建了一个基础的配置文件，命名为 arch/arm64/configs/orangepi-3b.config，用于修改 defconfig 配置：

#
# General setup
#
CONFIG_LOCALVERSION_AUTO=y
CONFIG_LOCALVERSION="-orangepi-3b"

#
# Platform selection
#
# CONFIG_ARCH_ACTIONS is not set
# CONFIG_ARCH_SUNXI is not set
# CONFIG_ARCH_ALPINE is not set
# CONFIG_ARCH_APPLE is not set
# CONFIG_ARCH_BCM is not set
# CONFIG_ARCH_BCM2835 is not set
# CONFIG_ARCH_BCMBCA is not set
# CONFIG_ARCH_BCM_IPROC is not set
# CONFIG_ARCH_BERLIN is not set
# CONFIG_ARCH_BRCMSTB is not set
# CONFIG_ARCH_EXYNOS is not set
# CONFIG_ARCH_K3 is not set
# CONFIG_ARCH_LAYERSCAPE is not set
# CONFIG_ARCH_LG1K is not set
# CONFIG_ARCH_HISI is not set
# CONFIG_ARCH_KEEMBAY is not set
# CONFIG_ARCH_MEDIATEK is not set
# CONFIG_ARCH_MESON is not set
# CONFIG_ARCH_MVEBU is not set
# CONFIG_ARCH_NXP is not set
# CONFIG_ARCH_MXC is not set
# CONFIG_ARCH_NPCM is not set
# CONFIG_ARCH_QCOM is not set
# CONFIG_ARCH_RENESAS is not set
CONFIG_ARCH_ROCKCHIP=y
# CONFIG_ARCH_S32 is not set
# CONFIG_ARCH_SEATTLE is not set
# CONFIG_ARCH_INTEL_SOCFPGA is not set
# CONFIG_ARCH_SYNQUACER is not set
# CONFIG_ARCH_TEGRA is not set
# CONFIG_ARCH_TESLA_FSD is not set
# CONFIG_ARCH_SPRD is not set
# CONFIG_ARCH_THUNDER is not set
# CONFIG_ARCH_THUNDER2 is not set
# CONFIG_ARCH_UNIPHIER is not set
# CONFIG_ARCH_VEXPRESS is not set
# CONFIG_ARCH_VISCONTI is not set
# CONFIG_ARCH_XGENE is not set
# CONFIG_ARCH_ZYNQMP is not set

#
# Soc drivers
#
# CONFIG_ROCKCHIP_PX30 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3036 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3066 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3128 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3188 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK322X is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3288 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3308 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3328 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3368 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3399 is not set
CONFIG_ROCKCHIP_RK3568=y
# CONFIG_ROCKCHIP_RK3588 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RV1108 is not set
# CONFIG_ROCKCHIP_RV1126 is not set

网络 & `NFS` 配置

如果要挂载 NFS 为 rootfs，需要启动网卡。除了要修改设备树之外重点要打开 DWMAC 的配置(让我一顿好找)：

#
# Wired NIC driver
#
CONFIG_STMMAC_ETH=y
CONFIG_STMMAC_PLATFORM=y
CONFIG_DWMAC_GENERIC=y
CONFIG_DWMAC_ROCKCHIP=y

#
# Network FileSystem Support
#
CONFIG_NETWORK_FILESYSTEMS=y
CONFIG_NFS_FS=y
CONFIG_NFS_V2=y
CONFIG_NFS_V3=y
CONFIG_NFS_V3_ACL=y
CONFIG_NFS_V4=y
CONFIG_NFS_SWAP=y
CONFIG_NFS_V4_1=y
CONFIG_NFS_V4_2=y
CONFIG_NFS_V4_1_IMPLEMENTATION_ID_DOMAIN="kernel.org"
CONFIG_NFS_V4_1_MIGRATION=y
CONFIG_NFS_V4_SECURITY_LABEL=y
CONFIG_NFS_USE_LEGACY_DNS=y
CONFIG_NFS_USE_KERNEL_DNS=y
CONFIG_NFS_DISABLE_UDP_SUPPORT=y
CONFIG_NFS_V4_2_READ_PLUS=y
CONFIG_PNFS_FILE_LAYOUT=y
CONFIG_PNFS_BLOCK=y
CONFIG_PNFS_FLEXFILE_LAYOUT=y
CONFIG_ROOT_NFS=y

启动编译

cd /projects/kernel/

# 清除缓存[可选]
rm -rf out
make ARCH=arm64 O=out clean
make ARCH=arm64 O=out mrproper
make ARCH=arm64 O=out distclean

# 应用配置
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out defconfig orangepi-3b.config
# 图形化配置
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out menuconfig

# 编译
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out -j8
# 单编内核
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out Image.gz -j8
# 单编设备树
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out dtbs -j8
# 单编模块
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out modules -j8
# 联合编译
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out Image.gz dtbs modules -j8
# 导出模块(自定义输出路径)
rm -rf out/lib/modules/
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out INSTALL_MOD_PATH=. INSTALL_MOD_STRIP=1 modules_install -j8

# 查看内核签名版本
# out/include/generated/utsrelease.h
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 O=out kernelrelease

使用 make 的 O=out 参数重定向的编译输出产物的目录为 out。

构建配置文件时带上交叉编译链，不然启动编译时会有编译选项需要手动确认。

细节配置可以参考 armbian-build 仓库 main 分支中的 config/kernel/linux-rockchip* 配置文件。

其中一个 cpio 依赖的问题让我迷茫好一阵: https://github.com/Frogging-Family/linux-tkg/issues/147;

编译产物

out/vmlinux
Linux 内核编译出来的原始的内核文件，未做压缩处理的 elf 格式；
out/arch/arm64/boot/Image
使用 objcopy 处理 vmlinux 后生成的二进制内核映像；
out/arch/arm64/boot/Image.gz
使用 gzip 压缩 Image 后生成的压缩文件(不带自解压头)，ARM 的 U-Boot 默认支持这种格式并且 U-Boot 负责解压内核；
out/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dtb
设备树文件；
out/lib/modules/*
内核模块，需要整合进 rootfs 或 initramfs 系统功能才会完整（比如网络）；

针对 `OrangePi 3B` 的改动记录

https://github.com/lx0758/linux/commits/orangepi-3b/

调试

在没有文件系统的情况下可以通过 U-Boot 走 NFS 协议远程加载 Kernel 测试。

# 挂载 NFS 为 ROOTFS
setenv bootargs "earlycon console=ttyS2,1500000n8 root=/dev/nfs ro nfsroot=192.168.8.13:/home/liux/projects/buildfs/rootfs/,vers=4 ip=dhcp rootwait"
# 通过 NFS 加载 Kernel
setenv ipaddr 192.168.8.21
nfs 0x4000000 192.168.8.13:/home/liux/projects/buildfs/rootfs/boot/Image.gz
nfs 0x2000000 192.168.8.13:/home/liux/projects/buildfs/rootfs/boot/initramfs.img
nfs 0x1000000 192.168.8.13:/home/liux/projects/buildfs/rootfs/boot/dts/rockchip/rk3566-orangepi-3b.dtb
booti 0x4000000 0x2000000 0x1000000

U-Boot 的 NFS 协议只能支持 2，为了兼容给 NFS 服务器的 3 协议关了。但是 Kernel 使用 NFS 的默认协议是 3，这里强制指定为 4。

还有种设置写法: nfsroot=192.168.8.13:/home/liux/projects/buildfs/rootfs/,proto=tcp,v4,rw。

6x's notepad

OrangePi-3B 折腾笔记—— 构建 Kernel

编译环境

内容说明

构建

OrangePi

克隆代码

启动容器

启动编译

构建产物

Rockchip

克隆代码

启动容器

启动编译

构建产物

Mainline

克隆代码

启动容器

设备树

配置文件

网络 & `NFS` 配置

启动编译

编译产物

针对 `OrangePi 3B` 的改动记录

调试

编译环境

内容说明

构建

OrangePi

克隆代码

启动容器

启动编译

构建产物

Rockchip

克隆代码

启动容器

启动编译

构建产物

Mainline

克隆代码

启动容器

设备树

配置文件

网络 & NFS 配置

启动编译

编译产物

针对 OrangePi 3B 的改动记录

调试

网络 & `NFS` 配置

针对 `OrangePi 3B` 的改动记录