커널 포팅 (6. 실전 커널 포팅 프로젝트 / 6.1 라즈베리파이(Raspberry Pi) 커널 포팅 실습)

6.1 라즈베리파이(Raspberry Pi) 커널 포팅 실습

라즈베리파이에서 커널을 포팅하고 커스터마이징하는 과정은 커널 소스 코드 빌드, 부팅 설정 변경, 커널 테스트로 구성됩니다.
이 장에서는 라즈베리파이 커널 소스 빌드 및 커스터마이징, config.txt 및 cmdline.txt 설정 변경, 부팅 성공 여부 확인을 다룹니다.
또한 부트 파티션과 루트 파일 시스템 파티션의 장치명, 미래 날짜 표기 예시, 최신 config.txt의 64비트 커널 설정 여부에 대한 고려사항을 반영합니다.

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🔹 1️⃣ 라즈베리파이 커널 소스 빌드 및 커스터마이징

📌 1️⃣ 라즈베리파이 커널 소스 다운로드

라즈베리파이의 공식 커널 소스 코드는 GitHub에서 제공됩니다.
최신 버전을 다운로드하려면 다음 명령어를 실행합니다.

git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/linux.git
cd linux

• --depth=1 옵션을 사용하면 최신 커밋만 다운로드하여 속도를 높일 수 있습니다.

✅ 현재 사용 중인 라즈베리파이 커널 버전 확인

uname -r

예제 출력:

6.1.21-v8+

만약 특정 버전의 커널을 다운로드하려면 다음과 같이 체크아웃합니다.

git checkout <원하는 커널 버전 태그>

예제:

git checkout rpi-6.1.y

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📌 2️⃣ 크로스 컴파일러 설정

라즈베리파이의 커널을 빌드하려면 ARM 크로스 컴파일러가 필요합니다.
라즈베리파이에서 직접 빌드할 수도 있지만, 속도가 느리기 때문에 PC에서 크로스 컴파일하는 것이 권장됩니다.

✅ 크로스 컴파일러 설치

sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu

✅ 환경 변수 설정

export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-

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📌 3️⃣ 기본 커널 설정

라즈베리파이에서 사용하는 기본 커널 설정 파일을 로드합니다.

✅ 기본 설정 적용

make bcm2711_defconfig

• bcm2711_defconfig → 라즈베리파이 4 모델에 적합한 기본 설정 로드

✅ 커널 설정 변경 (menuconfig)

make menuconfig

• 필요한 드라이버 추가/제거 가능
• Device Drivers → 특정 하드웨어 지원 추가 가능
• Kernel hacking → 디버깅 관련 옵션 활성화 가능

✅ 설정 저장 후 종료

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📌 4️⃣ 커널 빌드

커널을 빌드할 때 병렬 빌드를 수행하여 속도를 높일 수 있습니다.

make -j$(nproc) Image modules dtbs

• Image → 커널 바이너리
• modules → 커널 모듈
• dtbs → 디바이스 트리 파일

✅ 빌드 완료 후 생성된 커널 확인

ls arch/arm64/boot/Image

✅ 빌드된 커널 모듈 설치

sudo make modules_install INSTALL_MOD_PATH=/mnt/rpi-rootfs

• /mnt/rpi-rootfs는 라즈베리파이의 SD 카드가 마운트된 경로

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🔹 2️⃣ config.txt 및 cmdline.txt 설정 변경

라즈베리파이의 부트 설정은 /boot 디렉토리에 있는 config.txt 및 cmdline.txt 파일에서 관리됩니다.

✅ SD 카드 마운트

sudo mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/rpi-boot
sudo mount /dev/mmcblk0p2 /mnt/rpi-rootfs

• 최신 라즈베리파이 OS 버전에서는 부트 파티션과 루트 파일 시스템 파티션이 /dev/mmcblk0p1과 /dev/mmcblk0p2로 표시될 수 있음
• 그러나 PC에서 SD 카드를 마운트할 때는 /dev/sdX1과 /dev/sdX2 형식으로 나타날 수 있음

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📌 1️⃣ config.txt 수정

파일 경로: /mnt/rpi-boot/config.txt

sudo nano /mnt/rpi-boot/config.txt

✅ 부팅할 커널 변경

kernel=Image
disable_overscan=1
dtparam=i2c_arm=on
dtparam=spi=on

• kernel=Image → 커널 파일을 /boot/Image로 설정
• dtparam=i2c_arm=on → I2C 활성화
• dtparam=spi=on → SPI 활성화

✅ 64비트 커널 사용 설정 (필요한 경우) 라즈베리파이 4의 경우 최신 config.txt에서는 64비트 커널을 사용하려면 arm_64bit=1 설정이 필요할 수 있습니다.

arm_64bit=1

• 하지만 이는 시스템 구성에 따라 선택적으로 필요한 설정이며, 모든 경우에 필수는 아님.

✅ HDMI 및 UART 설정 (옵션)

hdmi_force_hotplug=1
enable_uart=1

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📌 2️⃣ cmdline.txt 수정

파일 경로: /mnt/rpi-boot/cmdline.txt

sudo nano /mnt/rpi-boot/cmdline.txt

✅ 커널 커맨드라인 설정

console=serial0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 rw elevator=deadline fsck.repair=yes

✅ cmdline.txt 설정 적용 후 부팅 SD 카드를 제거하고 라즈베리파이에 삽입한 후 부팅합니다.

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🔹 3️⃣ 라즈베리파이에서 부팅 성공 여부 확인

✅ 1️⃣ 부팅 로그 확인 (dmesg)

dmesg | grep "Linux version"

출력 예시:

[    0.000000] Linux version 6.1.21-v8+ (user@host) (gcc version 11.3.0, GNU ld version 2.38) #1 SMP PREEMPT Fri Mar 1 12:00:00 UTC 2024

✅ 참고: Fri Mar 1 12:00:00 UTC 2024는 단순한 예시이며, 빌드 시점에 따라 다르게 나타남.

✅ 2️⃣ 새로운 커널 버전 확인

uname -r

출력 예시:

6.1.21-v8+

✅ 3️⃣ 커널 모듈 로드 확인

lsmod

✅ 4️⃣ GPIO, I2C, SPI 활성화 확인

ls /dev | grep gpio
ls /dev | grep i2c
ls /dev | grep spi

✅ 5️⃣ UART 시리얼 콘솔을 통한 부팅 로그 확인

sudo screen /dev/ttyUSB0 115200

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✅ 정리

1. 부트 파티션 장치명이 /dev/mmcblk0p1 또는 /dev/sdX1로 다를 수 있음
2. 64비트 커널을 사용하려면 config.txt에서 arm_64bit=1이 필요할 수 있음
3. 빌드된 커널의 시간 정보는 빌드 시점에 따라 다를 수 있음