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龙芯K架构开发板环境搭建与内核升级指南

达布斯

1. 久久派开发板与龙芯K架构概述

龙芯K系列处理器作为国产自主CPU的代表之一，其采用的MIPS64指令集架构在嵌入式领域具有独特优势。久久派开发板是基于龙芯1C300B处理器（K架构）设计的开源硬件平台，主频300MHz，配备64MB DDR2内存，支持多种外设接口，是学习国产处理器和嵌入式开发的理想选择。

与常见的ARM架构开发板相比，龙芯K架构开发环境搭建有几个显著差异点：

  • 工具链采用mips64el-linux-gnu前缀而非arm-linux-gnueabi
  • 内核配置需要特别关注MIPS架构相关选项
  • 固件烧写工具和流程与ARM平台不同

我去年在参与某工业控制器项目时首次接触这个平台，当时发现市面上系统的开发指南非常稀缺，很多问题需要反复试验才能解决。本文将基于实际项目经验，详细介绍从零开始的环境搭建到内核升级的完整过程。

2. 基础开发环境搭建

2.1 交叉编译工具链配置

龙芯官方提供了两种获取工具链的方式：

  1. 预编译工具链（推荐新手）
  2. 从源码构建（适合需要定制的情况）

对于大多数开发者，建议直接下载官方预编译工具链：

bash复制wget http://ftp.loongnix.org/toolchain/gcc/release/mips64el-loongson-gcc7.3-linux-gnu.tar.gz
tar -xvf mips64el-loongson-gcc7.3-linux-gnu.tar.gz -C /opt

环境变量配置示例：

bash复制echo 'export PATH=/opt/mips64el-loongson-linux-gnu/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

验证安装：

bash复制mips64el-linux-gnu-gcc --version

注意：官方工具链有时会更新，如果遇到兼容性问题，可以尝试指定-march=mips64r2编译参数。

2.2 串口调试工具配置

久久派默认通过CH340 USB转串口芯片与主机通信，在Linux下需要安装驱动：

bash复制sudo apt install usb-serial-ch340

推荐使用minicom作为终端工具，配置方法：

bash复制sudo apt install minicom
sudo minicom -s

在配置界面选择：

  • Serial port setup → /dev/ttyUSB0
  • 波特率设置为115200
  • 关闭硬件流控

3. 系统镜像烧写与启动

3.1 获取官方基础镜像

久久派社区提供了预编译的Debian系统镜像：

bash复制wget http://download.9pi.org/jiujiupai/debian-9pi-base.img.gz
gunzip debian-9pi-base.img.gz

3.2 使用dd命令烧写镜像

插入MicroSD卡后（假设设备为/dev/sdb）：

bash复制sudo dd if=debian-9pi-base.img of=/dev/sdb bs=4M status=progress
sync

重要提示：务必确认设备路径正确，错误的路径可能导致数据丢失。可以通过lsblk命令确认SD卡设备节点。

3.3 首次启动配置

系统启动后，通过串口登录（默认账号/密码：pi/jiujiupai），建议立即：

  1. 扩展文件系统：sudo resize2fs /dev/mmcblk0p2
  2. 修改root密码：passwd
  3. 更新软件源：sudo apt update && sudo apt upgrade

4. 内核源码获取与编译

4.1 获取龙芯定制内核源码

久久派使用的内核基于Linux 4.19长期支持版本：

bash复制git clone https://github.com/loongson-community/linux-4.19-jiujiupai.git
cd linux-4.19-jiujiupai

4.2 内核配置要点

使用默认配置并进入菜单配置：

bash复制make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips64el-linux-gnu- jiujiupai_defconfig
make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips64el-linux-gnu- menuconfig

需要特别关注的配置项：

  • CPU类型选择：Machine selection → Loongson 1 family
  • 启用硬件浮点支持：Kernel Features → Use FPU emulation
  • 文件系统支持：确保EXT4、SQUASHFS等常用文件系统已启用

4.3 编译与安装内核

编译命令（根据CPU核心数调整-j参数）：

bash复制make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips64el-linux-gnu- -j4

编译产物位于：

  • 内核镜像：arch/mips/boot/vmlinuz
  • 设备树：arch/mips/boot/dts/loongson/jiujiupai.dtb

5. 内核升级与验证

5.1 制作升级包

创建升级目录结构：

bash复制mkdir -p upgrade/boot
cp arch/mips/boot/vmlinuz upgrade/boot/vmlinuz-4.19.190
cp arch/mips/boot/dts/loongson/jiujiupai.dtb upgrade/boot/

制作升级脚本（upgrade/install.sh）：

bash复制#!/bin/sh
cp /boot/vmlinuz-4.19.190 /boot/vmlinuz-4.19.190.bak
cp ./boot/vmlinuz-4.19.190 /boot/
cp ./boot/jiujiupai.dtb /boot/
sync

5.2 升级过程

将升级包拷贝到开发板：

bash复制scp -r upgrade pi@192.168.1.100:~/

在开发板上执行升级：

bash复制cd ~/upgrade
sudo chmod +x install.sh
sudo ./install.sh

5.3 验证新内核

重启后检查内核版本：

bash复制uname -a
cat /proc/version

常见问题排查：

  1. 启动卡住：检查串口输出，确认设备树是否正确加载
  2. 网络不可用：检查内核配置中的网络驱动是否启用
  3. 文件系统错误：确认内核配置支持当前文件系统类型

6. 开发环境优化技巧

6.1 加速编译的方法

  1. 使用ccache缓存：
bash复制sudo apt install ccache
export CC="ccache mips64el-linux-gnu-gcc"
  1. 分布式编译（在多台机器上）：
bash复制make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips64el-linux-gnu- -j8 -l8

6.2 调试工具配置

GDB调试环境搭建：

bash复制sudo apt install gdb-multiarch

调试内核模块示例：

bash复制gdb-multiarch vmlinux
target remote /dev/ttyUSB0

6.3 性能优化建议

  1. 调整CPU频率：
bash复制echo performance | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
  1. 内存优化：
  • 减少不必要的内核模块
  • 调整swappiness值：sudo sysctl vm.swappiness=10

7. 实际项目经验分享

在最近的一个物联网网关项目中，我们遇到了GPIO中断响应延迟的问题。通过内核性能分析工具发现是默认的CONFIG_HZ设置过低（100Hz），将其调整为250Hz后显著改善了响应速度：

bash复制# 在内核配置中
Processor type and features → Timer frequency → 250Hz

另一个常见问题是USB设备识别不稳定，解决方法是在设备树中添加电源管理配置：

dts复制&usb_phy {
    vcc-supply = <&reg_usb_vbus>;
};

对于需要长时间运行的应用，建议：

  1. 启用内核看门狗
  2. 配置定期内存自检
  3. 使用RAM文件系统存储临时数据

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