内核配置与裁剪

1. 概述

1.1 功能简介

Linux 内核提供了高度灵活的配置系统，允许开发者根据硬件平台和产品需求，精确选择需要编译的模块和功能。RK3576 基于 Linux 6.1 内核，通过 menuconfig 图形化配置界面和内核模块管理机制，可以实现对内核的精细控制和体积裁剪，以适应不同存储容量和性能要求的嵌入式产品。

1.2 应用场景

• 硬件适配：根据具体硬件配置（LPDDR5 内存、外设接口）调整内核驱动选项
• 体积优化：裁剪不需要的功能模块，减小内核体积
• 性能优化：关闭调试选项，启用特定硬件加速功能（NPU、GPU 等）
• 安全加固：禁用不必要的内核功能，减少攻击面
• 功耗优化：配置 CPU/GPU 调频策略、电源管理选项

1.3 工作原理

Linux 内核使用 Kconfig 配置系统，通过 make menuconfig 等工具生成 .config 配置文件，控制哪些功能被编译进内核（=y）、编译为模块（=m）或完全不编译。RK3576 在 SDK 中使用 rockchip_linux_defconfig 作为基础配置，并支持通过 *.config 片段文件叠加的方式添加特定功能配置。

原理类内容优先引用 RK 官方文档，此处仅做要点提炼。 详见 RK 官方文档（S-07）：[《Rockchip_Developer_Guide_Linux_Software_CN.pdf》]

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2. 硬件准备

2.1 硬件清单

组件	型号/规格	数量	备注
主控板	C-3576BQ 核心板 + M4-R2 底板	1
调试串口线	USB 转 TTL（3.3V）	1	波特率 1500000
存储设备	eMMC / SD 卡（16GB+）	1	存储系统镜像
电源适配器	5V 电源适配器（Type-C 或 6pin 输入）	1	空载最小 1000mA

2.2 硬件确认

连接串口，上电后确认系统正常启动，进入终端：

# 查看当前内核版本（应显示 6.1）
uname -a
# 预期输出示例
Linux rk3576 6.1.x #1 SMP ... aarch64 GNU/Linux

# 查看内核配置（如果内核开启了 CONFIG_IKCONFIG）
zcat /proc/config.gz

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3. 软件准备

3.1 环境要求

• Ubuntu 20.04/22.04 开发环境
• RK3576 Linux SDK 已正确配置（获取方式见 资料下载）
• 交叉编译工具链已安装（SDK 内置 GCC 10.3）

3.2 进入内核配置环境

cd <SDK_PATH>/kernel

# 加载默认配置（基于所选的板级配置）
make ARCH=arm64 rockchip_linux_defconfig

# 或使用 SDK 的 build.sh 进入配置
cd <SDK_PATH>
./build.sh kernel
# 在编译过程中中断后进入 kernel 目录进行配置

3.3 内核配置文件路径

文件	说明	路径
.config	当前内核配置	<SDK>/kernel/.config
rockchip_linux_defconfig	RK3576 默认配置	kernel/arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig
*.config 片段	功能片段配置	kernel/arch/arm64/configs/
内核模块配置	模块配置文件	buildroot/package/rockchip/*.config

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4. 操作步骤

4.1 使用 menuconfig 进行内核配置

cd <SDK_PATH>/kernel
make ARCH=arm64 menuconfig

常用操作键：

按键	功能
↑ ↓	上下移动光标
Enter	进入子菜单
Y	编译进内核（*）
M	编译为模块（M）
N	不编译
?	查看帮助信息
/	搜索配置项
Space	循环切换 Y/M/N
Esc + Esc	返回上级菜单
Tab	切换焦点到按钮

示例：搜索特定配置项

按 / 键，输入搜索关键字，例如 CONFIG_DRM：

Symbol: DRM [=y]
Type : bool
Prompt: Direct Rendering Manager (XFree86 4.1.0 and higher DRI support)
  Location:
    -> Device Drivers
      -> Graphics support
  Defined at drivers/gpu/drm/Kconfig:12

4.2 内核模块管理

查看已加载模块

# 在目标板上执行
lsmod

# 查看模块详细信息
modinfo <module_name>

# 查看模块参数
modinfo -p <module_name>

加载/卸载模块

# 加载模块
insmod /path/to/module.ko
modprobe <module_name>

# 卸载模块
rmmod <module_name>
modprobe -r <module_name>

模块自动加载配置

在 /etc/modules 或 /etc/modules-load.d/ 目录下添加模块名，可实现开机自动加载：

# /etc/modules
# 每行一个模块名
g_mass_storage

4.3 设备驱动配置

4.3.1 显示驱动配置

Device Drivers → Graphics support →
  <*> Direct Rendering Manager (DRM)
  [*]   DRM driver for Rockchip
  [*]     Rockchip VOP2
  <*>   Rockchip VOP2 gamma LUT
  <*>   DRM bridge IC support

4.3.2 NPU 驱动配置

RK3576 内置 NPU（6 TOPS INT8），需要在内核中启用 NPU 驱动：

Device Drivers →
  <*> Rockchip NPU support

确认内核配置中 CONFIG_ROCKCHIP_NPU=y，设备树中 rknpu 节点 status = "okay"。 详见核心板规格书：NPU 算力高达 6 TOPS（INT8），支持 INT4/INT8/INT16 混合运算。

4.3.3 多媒体驱动配置

Device Drivers → Multimedia support →
  <*> Rockchip Camera driver
  <*> Rockchip ISP driver
  <*> Video4Linux (V4L) drivers

4.3.4 网络驱动配置

Device Drivers → Network device support →
  <*> Ethernet driver support
    <*>   Rockchip GMAC driver
  <*> Wireless LAN
    <*>   Rockchip WiFi driver（含 WiFi5/BT5.0 模块对应驱动）

4.3.5 USB 驱动配置

Device Drivers → USB support →
  <*> Support for Host-side USB
  <*>   Rockchip USB controller
  <*> USB Gadget Support
    <*>   USB Gadget functions

4.3.6 IO 电源域配置

RK3576 有多个 IO 电源域，在设备树中通过 pmu_io_domains 节点配置。内核需要开启对应的驱动支持：

Device Drivers →
  <*> Rockchip IO Voltage Domain support

4.4 内核裁剪减小体积

4.4.1 裁剪策略

策略	操作	预期效果
关闭调试选项	关闭 CONFIG_DEBUG_KERNEL、CONFIG_PRINTK 等	减少 ~2-5MB
移除不用的驱动	关闭未使用的网卡、声卡、摄像头驱动	减少 ~1-3MB
使用模块化	将不常用驱动编译为模块（=m）	减小内核镜像体积
关闭文件系统支持	仅保留需要的文件系统类型	减少 ~0.5-1MB
关闭网络协议栈	如不需要网络，可裁剪	减少 ~1-2MB

4.4.2 建议关闭的配置项

# 调试选项（量产固件建议关闭）
CONFIG_DEBUG_KERNEL=n
CONFIG_DEBUG_INFO=n
CONFIG_DYNAMIC_DEBUG=n
CONFIG_PRINTK=n        # 如不需要内核日志
CONFIG_MAGIC_SYSRQ=n

# 不常用的文件系统
CONFIG_F2FS_FS=n
CONFIG_BTRFS_FS=n
CONFIG_XFS_FS=n
CONFIG_JFS_FS=n
CONFIG_REISERFS_FS=n

# 不常用的网络协议
CONFIG_IPV6=n          # 如不需要 IPv6
CONFIG_WIRELESS=n      # 如不需要 WiFi
CONFIG_BT=n            # 如不需要蓝牙

# 不相关的驱动
CONFIG_SOUND=n         # 如不需要音频
CONFIG_DRM=n           # 如不需要显示（无头设备）

4.4.3 使用内核片段配置

RK3576 SDK 支持配置片段文件，用于叠加修改：

# 查看已有片段
ls kernel/arch/arm64/configs/

可以在 buildroot/configs/rockchip/ 下找到按功能分类的配置片段：

ls buildroot/configs/rockchip/

这些片段在 Buildroot 编译时会自动合并到内核配置中。

4.5 保存配置并编译

# 保存配置到 .config
make ARCH=arm64 savedefconfig

# 将精简后的配置保存为默认配置
cp defconfig arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig

# 编译内核
cd <SDK_PATH>
./build.sh kernel

如果使用 Buildroot 构建，内核配置通过 Buildroot 管理：

# 在 Buildroot 中配置内核
make linux-menuconfig

# 保存内核配置到 Buildroot 的默认配置
make linux-update-defconfig

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5. 代码详解

5.1 Kconfig 语法

Kconfig 是内核配置系统的核心，定义了所有配置选项的层次结构和依赖关系：

# 定义菜单项
menu "Rockchip Drivers"

# 布尔选项（Y/N）
config ROCKCHIP_DRM_VOP
    bool "Rockchip VOP driver"
    depends on DRM_ROCKCHIP
    default y
    help
      Rockchip VOP (Video Output Processor) driver.

# 三态选项（Y/M/N）
config ROCKCHIP_WIFI
    tristate "Rockchip WiFi support"
    depends on WLAN
    help
      Rockchip WiFi module support.

endmenu

5.2 Makefile 条件编译

内核源码中使用 Makefile 根据 .config 的配置项进行条件编译：

# 当 CONFIG_ROCKCHIP_DRM_VOP=y 时编译 vop.o
obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_DRM_VOP) += vop.o

# 当 CONFIG_ROCKCHIP_WIFI=m 时编译为模块
obj-$(CONFIG_ROCKCHIP_WIFI) += rkwifi.o

5.3 查看最终生效的配置

# 在目标板上查看实际配置
cat /proc/config.gz | gunzip > /tmp/running_config

# 对比编译时配置和实际运行配置
diff <SDK>/kernel/.config /tmp/running_config

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6. 常见问题

6.1 menuconfig 显示乱码

现象： make menuconfig 界面显示乱码或无法正常显示

解决方案：

sudo apt-get install libncurses5-dev
export LANG=en_US.UTF-8

6.2 内核编译后无法启动

现象： 编译烧录后内核崩溃（Kernel Panic）或无法挂载根文件系统

解决方案：

1. 确认保留了 CONFIG_EXT4_FS=y（根文件系统通常是 ext4）
2. 确认保留了 CONFIG_MMC_BLOCK=y（eMMC/SD 卡驱动）
3. 使用原始配置重新编译，逐步裁剪定位问题

6.3 模块加载失败

现象： modprobe 提示 Module XXX not found 或 Invalid module format

解决方案：

# 查看模块版本信息
modinfo <module>.ko

# 查看内核版本
uname -r

# 确认模块与内核版本一致

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相关文档

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