3.2 Kconfig，Makefile和.config文件三者的关系
1. 内核简介
1.1 内核版本及特点
Linux内核的版本号可以从源代码的顶层目录下的Makefile中看到，如图所示构成了linux的版本号：
其中的”VERSION”,”PATCHLEVEL”组成主版本号，比如5.3、5.4等。稳定的版本的主版本号用偶数表示（比如:5.2、5.4），每隔2~3年出现一个稳定版本。开发中的版本号用奇数来表示（比如5.1、5.3），他是下一个稳定版本的前身。
“SUBLEVL”称为次版本号，他不分奇偶，顺序递增。每隔1~2个月发布一个稳定版本。
“EXTRAVERSION”称为扩展版本号，他不分奇偶，顺序递增。每周发布几次扩展版本号，修正最新的稳定版本的问题。
1.2 获取内核源码
登陆Linux内核的官方网站www.kernel.org 可以看到如图所示内容：
上面标记了Linux内核的最新稳定版本、正在开发的测试版本。一般而言，各种补丁文件都是基于内核的某个正式版本生成的。使用内核补丁时，直接打补丁即可，补丁是迭代更新的。
1.3 内核启动过程简述
在裁剪内核之前，先了解他的启动过程。Linux的启动过程可以分为两部分：架构/开发板相关的引导流程，后续的通用启动流程。
1.3.1 内核引导阶段
内核映像被加载到内存并获得控制权之后，内核启动流程开始。通常，内核映像以压缩形式存储，并不是一个可以执行的内核。因此，内核阶段的首要工作是自解压内核映像。内核编译生成vmliunx后，通常会对其进行压缩，得到zImage（小内核，小于512KB）或bzImage（大内核，大于512KB）。在它们的头部嵌有解压缩程序。引导阶段通常使用汇编语言编写，他首先检查内核是是否支持当前架构的处理器，然后检查是否支持当前开发板。通过检查后，就为调用下一阶段的start_kernel函数作准备了，这主要分如下两个步骤：
② 调用C函数start_kernel之前的常规工作，包括复制数据段、清除BBS段、调用start_kernel函数。内核引导阶段如图所示：
1.3.2 内核初始化阶段
第二阶段的关键代码主要使用C语言编写。他进行内核初始化的全部工作，最后调用rest_init函数启动init过程，创建系统第一个进程：init进程。在这一阶段，仍有部分架构、开发板相关的代码。函数所在的位置：kernel/init/Main.c。内核初始化阶段的流程图如图所示：
2. 内核源码结构及Makefile分析
Linux内核庞大，但是这些文件的结构还是有章可循的，分别位于不同的目录下，各个目录功能相对独力。
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目录名 |
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Block |
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Fs |
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内核头文件，有基本文件（存放在include/linux/目录下）、各种驱动或功能部件的头文件（比如include/media、include/mtd、include/net）、各种体系相关的头文件（比如include/asm–arm/）。当配置内核后，include/asm是某个include/asm–xxx/（比如include/asm–arm/）的链接 |
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Init |
内核的初始化代码（不是系统的引导代码），其中的main.c文件中的start_kernel函数是内核引导后运行的第一个函数 |
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Ipc |
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Lib |
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Mm |
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Net |
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安全、秘钥相关的代码 |
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内核文档 |
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2.1 Linux内核Makefile分析
内核中的那些文件将被编译？他们是怎么被编译的？他们的连接顺序如何确定？哪个文件在最前边？那些文件或者函数先执行？这些都是通过Makefile来管理的。从最简单的角度总结Makefile的作用，有以下3点：
1）决定编译哪些文件
2）怎样编译这些文件
Linux内核源码中含有很多个Makefile文件，这些Makefile文件又要包含其他一些文件。这些文件构成了linux的Makefile体系，可以分为表中的5类。
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描述 |
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顶层Makefile |
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配置文件，在配置内核时生成。所有Makefile文件（包括顶层目录及各级子目录）都是根据.config来决定使用哪些文件 |
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内核文档中Documentation/kbuild/makefiles.rst对Makefile有一定的讲解。以下根据前边总结的Makefile的三大作用分析这5类文件。
2.1.1决定编译那些文件
Linux内核的编译过程从顶层Makefile开始，然后递归地进入各级子目录调用他们的Makefile，分为三个步骤。
1）顶层Makefile决定内核根目录下哪些子目录将被编进内核。
2）Arch/$(ARCH)/Makefile决定Arch/$(ARCH)目录下哪些文件、哪些目录将被编进内核。
3）各级子目录下的Makefile决定所在目录下哪些文件将被编进内核，哪些文件将被编进模块（即驱动程序），进入哪些子目录继续调用他们的Makefile。
在顶层Makefile中，可以看到如图所示：
可见，顶层Makefile将这9个子目录分为7类：init-y.drivers-y,drivers-$(CONFIG_SAMPLES),net-y,libs-y,core-y,virt-y。除去include目录和后边两个不包含内核代码的目录外，还有一个arch目录没有出现在内核中。他在arch/$(ARCH)/Makefile中被包含进内核，在顶层Makefile中直接包含了这个Makefile，如下图2-2所示：
对于SRCARCH变量，可以在执行make命令时传入。比如“make SRCARCH=…”。
对于步骤2）的arch/$(ARCH)/Makefile，在arch/arm/Makefile中可以看见如下内容：
head-y := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o
除了前边的7类子目录意外，又出现了另一类：head-y，不过他直接以文件名出现。
如图所示，第297行，扩展了libs-y的内容，这些都是体系结构相关的目录。上图中$（…）在配置内核时定义，他的值有三种：
Y：表示编进内核
M：表示编为模块
空：表示不使用
编译内核时，将依次进入：init-y,core-y,libs-y.drivers-y和net-y所列出的目录中执行他们的Makefile，每一个目录都会生成一个built-in.o（libs-y所列目录下，有可能生成lib.a文件）。最后，head-y所表示的文件将和这些built-in.o、lib.a一起被连接成内核映像文件vmlinux。
对于步骤3）在配置内核时，生成配置文件.config（具体的配置过程在下文的config分析中讲述）。内核顶层Makefile间接包含.config文件，以后就根据.config中定义的各个变量决定编译哪些文件。之所以说是间接包含，是因为包含的是include/config/auto.conf文件，而他只是将.config文件中的注释去掉，并根据顶层Makefile中定义的变量增加了一些变量而已。如图所示：
在include/config/auto.conf文件中，变量的值主要有两类：“y”和“m”。各级子目录的Makefile使用这些变量来决定哪些文件被编进内核中，哪些文件被编成模块（即驱动程序），要进入哪些下一级子目录继续编译，这要通过以下四种方法来确定：
Obj-y中定义的.o文件由当前目录下的.c或.s文件编译生成，他们连同下级子目录的built.o文件被组合成（使用“$(LD)-r”命令）当前目录下的built-in.o文件，这个built-in.o被上一层的Makefile文件使用。
Obj-y中各个.o文件的顺序是有意义的，因为内核中使用moduel_init()或initcall定义的函数将按照他们的连接顺序被调用。
Obj-m中定义的.o文件由当前目录下的.c或.s文件编译生成，他们不会被编译进built-in.o中，而是被编成可加载模块。
一个模块可以由一个或几个.o文件组成。对于只有一个源文件的模块，在obj-m中直接增加他的.o文件即可。对于有多个源文件的模块，除了在obj-m中增加一个.o文件外，还要定义一个<modem_name>-objs变量来告诉Makefile这个.o文件由哪些文件组成。
例：当下边的CONFIG_ISDN在.config文件中被定义为m时，将会生成一个isdn.o文件，他由isdn-objs中定义的…三个文件组合，而isdn.o最后被知错成isdn.ko模块。
Obj-$(CONFIG_ISDN) += isdn.o
Isdn-objs F isdn_net_lib.o isdn_v110.o isdn_commom.o
就这样，本应该被编译成isdn_net_lib.o isdn_v110.o isdn_commom.o的isdn_net_lib.c isdn_v110.c isdn_commom.c文件，被编译成了isdn.o文件。
Lib-y用来定义那些文件被编译成库文件。Lib-y定义的.o文件由当前目录下的.c或.s文件编译生成，他们被打包成当前目录下的一个库文件lib.a，同时出现在obj-y、lib-y中的.o文件不会被包含进lib.a中。要把这两个lib,a编进内核中，需要在顶层Makefile中libs-y变量中列出当前目录，要编成库文件的内核代码一般都在这两个目录下：lib/、arch/$(ARCH)/lib/。Obj-y、obj-m还可以用来指定要进入的下一层子目录
Linux中的一个Makefile文件只负责生成当前目录下的目标文件，子目录下的目标文件由子目录下的Makefile生成。Linux的编译系统会自动进入这些子目录调用他们的Makefile，知识在这之前需要制定这些子目录。这就要用到obj-y、obj-m,只要在其中增加这些子目录名即可。
例：obj-$(CONFIG_JFFS2_FS) +=jffs2/
2.1.2 怎样编译这些文件
即编译选项、连接选项是什么。这些选项分为三类：全局的，适用于整个内核代码树；局部的，仅适应于某个Makefile中的所有文件；个体的，仅适用于某个文件。全局选项在顶层Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile中定义，这些选项的名称是：CFLAGS、AFLAGS、LDFLAGS、ARFLAGS，他们分别是编译C文件的选项，编译汇编文件的选项，连接文件的选项，制作库文件的选项。需要使用局部选项时，他们在各个子目录中定义，名称为EXTRA_CFLAGS、…、用途和上边的相同，只针对当前Makefile中的所有文件。个体编译：可以使用CFLAGS_$@…。$@表示某个文件目标文件名，例：CFLAGS_aha152x.0
2.1.3 怎样链接这些文件
前边分析了有哪些文件需要编进内核，顶层Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile定义了7类目录。在顶层目录中，这些目录名的后面直接加上built-in.o或者lib.a，表示要连接进内核的文件，如下图所示：
Patsubst是个字符串处理函数，用法如下：$(patsubse pattern,replacement,text)。表示寻找“text”中符合格式“pattern”的字，用“replacement”替换他们。比如上边的init-y初值为“init/”，经过交换后，“init-y”变成“init/built-in.o”。顶层Makefile中，再往下看。如图所示
表示alldirs构成内核映像文件vmlinux的目标文件，由上图可知，这些目标文件的顺序。对于ARM体系，连接脚本是arch/arm/kernel/vmlinux.lds，他由arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S文件生成，规则在script/Makefile.build中。
下边对分析Makefile做一下总结：配置文件.config中定义了一系列的变量，Makefile将结合他们来决定哪些文件被编进内核，哪些文件被编成模块，涉及哪些子目录。顶层Makefile和arch/$(ARCH)/Makefie决定根目录下哪些子目录、arch/$(ARCH)目录下哪些文件和目录将被编进内核。最后，各级子目录下的Makefile决定所在目录下哪些文件将被编进内核，哪些温江将被编成模块，进入哪些子目录继续调用他们的Makefile。顶层Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile设置了可以影响所有文件的编译、连接选项：CFLAGS,AFLAGS,LDFLAGS,ARFLAGS.各级子目录下的Makefile中可以设置能够影响当前目录下所有文件的编译，连接选项。顶层Makefile按照一定的顺序组织文件，根据连接脚本arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds生成内核映象文件。
3. Kconfig分析
在内核目录下执行“make menuconfig ARCH=arm“时，就会看到一个如图3.1所示的菜单，这就是内核的配置界面。通过配置界面，可以选择芯片类型，选择需要支持的文件系统，去除不需要的选项等，这就称为配置内核。也就其他形式的配置方式，比如”make config“命令启动字符配置界面。”make xconfig“命令启动X-windows图形配置界面。有兴趣可以尝试一下后两种方式。
所有的配置工具都是通过读取arch/$(ARCH)/Kconfig文件来生成配置界面，这个文件是所有配置文件的总入口，他会包含其他目录的Kconfig文件。
3.1 Kconfig文件的基本要素
3.1.1 Config条目
Config条目常备其他条目包含，用来生成菜单、进行多项选择等。Config条目用来配置一个选项，或者说，它用来生成一个变量，这个变量会连用他的值被写进.config文件中。举个例子：
选自fs/Kconfig文件，用于配置CONFIG_TMPFS_POSIX_ACL选项。第128行中，config是关键字，表示一个配置项的开始；TMPFS_POSIX_ACL是配置项的名称，省略了前缀“CONFIG_”。129行中，bool表示变量类型。一共有5中类型：bool，tristate，string，hex，int。Bool之后的字符串是提示信息。130行表示依赖关系，只有TMPFS配置选项被选中时，才能设置当前配置选。注意：如果依赖条件不满足，则他取默认值。131和132行表示，当TMPFS_POSIX_ACL被选中时，配置TMPFS_XATTR和FS_POSIX_ACL也会被自动选中。当一行的缩进距离比第一行帮助信息的缩进距离小时，表示帮助信息结束。
3.2.2 Menu条目
109行，Menu之后的字符串是菜单名，“menu”和“endmenu”之间有很多config条目，在配置界面会出现menu名称字样，移动光标选中它回车进入，就会看到这些config条目。
3.2.3 Choice条目
Choice条目将多个类似的选项组合在一起，供用户单选或多选。实际使用中，也是在“choice”和“endchoice”之间定义多个config条目，比如init/Kconfig中有如下代码。
第119行中，prompt “Kernel compression mode”给出提示消息“Kernel compression mode”，光标进入后，就能看到多个config条目定义的配置选项。Choice条目中，定义的变量类型只能有两种：bool和tristate，并且不能同时有着两种类型的变量。对于bool类型的choice条目，只能在多个选项中选择一个。对于tristate类型的chioce条目，要么就把多个(可以是一个)选项都设为m，要么就像bool类型的条目一样，只能选择一个。
3.2.4 Select条目
反向依赖关系，该选项选中时，同时选中select后面定义的那一项。
3.2.5 Depend条目
该选项依赖于另一个选项，只有当依赖项被选中时，当前配置项的提示信息才会出现，才能设置当前配置项。如图所示：
3.2.6 Comment条目
用于定义一些帮助信息，会显示在配置界面上，也会在.config中以注释的形式显示
3.2.7 Source条目
3.2 Kconfig，Makefile和.config文件三者的关系
简单来说就是去饭店点菜：Kconfig是菜单，Makefile是做法，.config就是你点的菜。
Kconfig：一个文本形式的文件，内核的配置菜单。
.config：编译内核所依据的配置。
Linux 内核源码树的每个目录下都有两个文档Kconfig和Makefile。分布到各目录的Kconfig构成了一个分布式的内核配置数据库，每个 Kconfig分别描述了所属目录源文档相关的内核配置菜单。在执行内核配置make menuconfig时，从Kconfig中读出菜单，用户选择后保存到.config的内核配置文档中。在内核编译时，主Makefile调用这 个.config，就知道了用户的选择。这个内容说明了，Kconfig就是对应着内核的每级配置菜单。
1.Makefile
（1）直接编译
obj-y += xxx.o
表示由xxx.c或xxx.s编译得到xxx.o并直接编进内核。
（2）条件编译
obj -$(CONFIG_HELLO) += xxx.o
根据.config文件的CONFIG_XXX来决定文件是否编进内核。
（3）模块编译
obj-m +=xxx.o
表示xxx作为模块编译，即执行make modules时才会被编译。
2、Kconfig
每个config菜单项都有类型定义: bool布尔类型、 tristate三态(内建、模块、移除)、string字符串、 hex十六进制、integer整型。
作用：决定make menuconfig时展示的菜单项
3、.config
通过前俩个文件的分析，.config的含义已经很清晰：内核编译参考文件，查看里面内容可以知道哪些驱动被编译进内核。
配置内核方式有3种(任选其一)：
（1）make menuconfig
（3）直接修改.config
注意: 如果直接修改.config，不一定会生效，因为有些配置可能存在依赖关系，make时会根据依赖关系，进行规则的检查，直接修改.config有时无效，所以不推荐直接修改。
4.Linux内核配置选项
4.1 菜单形式的配置界面操作方法
在源码目录下执行make menuconfig ARCH=arm进入内核配置界面，如图所示：
4.2 配置界面主菜单类别
表中讲解了主菜单的类别，可以根据自己所要设置的功能进入某个菜单，然后根据其中各个选项的帮助信息进行配置。
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配置界面主菜单 |
描述 |
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代码成熟度选项：用于包含一些正在开发或者不成熟的代码、驱动程序。 |
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General setup |
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可加载模块支持：一般都会打开Enable loadable module support、Module unloading、Automatic kernel module loading |
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Bus support |
PCMCIA/CardBus总线支持 |
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Kernel Features |
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Boot options |
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Networking |
网络协议选项：一般都选择”Networking support“以支持网络功能，选择”Packet socket“以支持socket接口功能，选择”TCP/IP networking”以支持TCP/IP网络协议。通常可以选择”Networking support“后，使用默认设置 |
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设备驱动程序：几乎包含Linux的所有的驱动程序 |
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File system |
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调试内核时的各种选项 |
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加密选项 |
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库子程序：比如CRC32检验函数、zlib压缩函数等 |
4.3 “System Type”菜单：系统类型
对于arm平台（在顶层Makefile中修改“ARCH”=arm），执行”make menuconfig”后，或者执行”make menuconfig ARCH=arm”后在配置界面可以看到“System Type“字样，进入他的另一个界面，如图所示：
进入ARM system type用来选择体系结构，进入之后选择Qualcomm MSM，如图所示：
查看帮助信息可以知道它对应的是：CONFIG_ARCH_QCOM,如图所示：
4.4 “Device Drivers”菜单：设备驱动程序
执行”make menuconfig ARCH=arm”后在配置界面可以看到“Device Drivers”界面，如图所示：
图中的各个子菜单和内核源码drivers/目录下各个子目录一一对应.如表所示。在配置过程中可以参考这个表格找到对应的配置选项：在添加新驱动时，也可以参考它来决定代码放在哪个目录下。表中的各个子菜单与内核源码drivers/目录下的各个子目录一一对应，如表所示：
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描述 |
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对应drivers/pnp目录，支持各种即插即用的设备 |
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Serial ATA and paraller ATA |
对应devices/ata目录，支持SATA与PATA设备 |
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对应devices/md目录，表示多设备支持（RAID和LVM）。RAID和LVM的功能是使多个物理设备组建成一个单独的逻辑磁盘 |
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对应drivers/char目录，他包含各种字符设备的驱动程序。串口的配置选项也是从这个菜单调用的，但是串口的代码在drivers/serial目录下 |
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对应devices/hwmon目录。当前主板大多数都有一个监控硬盘健康的设备用于监视温度/电压/风扇转速等，这些功能需要I2C支持，在嵌入式开发板中一般用不到 |
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Misc devices |
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Multifunction device drivers |
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LED devices |
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Multimedia devices |
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Sound |
对应sound/目录（他不在devices/目录下），用来支持各种声卡 |
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HID devices |
对应drivers/hid目录，用来支持各种USB-HID设备，或者符合USB-HID规范的设备（比如蓝牙设备）。HID表示human interface device，比如各种USB接口的鼠标/键盘/游戏杆/手写板等输入设备 |
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USB support |
对应devices/usb目录，包括各种USB Host和USB Devices设备 |
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MMN/SD card support |
对应drivers/mmc目录，用来支持各种MMC/SD卡 |
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Real Time Clock |
5.Kernel裁剪方法
前边已经讲了Kconfig、.config、Makefile和make menuconfig的关系，在这里便可以很轻易的知道.config文件的修改方法。在内核源码目录下执行make menuconfig ARCH=arm进入到内核配置界面后，根据自己的配置要求将不用的选项配置成n，保存退出配置界面，这时就会生成一个新的.config文件，与之前的.config文件进行对比（可以使用Beyond Compare进行对比），找出差异项。举个例子,在内核源码目录下执行make menuconfig ARCH=arm，将Device Drivers —> PCI support —> PCI Express Port Bus support置为不参与编译，如图所示。
将Device Drivers —> PCI support —> PCI Express Port Bus support修改之后保存退出配置界面，会生成对应的.config文件将之前的.config文件覆盖，对比现在和之前的.config文件，如图所示：
我们可以发现CONFIG_PCIEPORTBUS=y，CONFIG_PCIEAER=y，CONFIG_PCIEASPM=y，CONFIG_PCIEASPM_POWER_SUPERSAVE=y，CONFIG_PCIE_PME=y这5个配置选项被修改。
在源码下进入对应平台目录下，进入目录kernel/msm-5.4/arch/arm/configs/下，在配置文件中修改.config文件中的差异项，即可根据自己的配置要求配置出选项。某些差异项是在defconfig文件中找不到的，这就要用到其他方法来配置该配置选项。举个例子，如上的CONFIG_PCIEPORTBUS=y，将CONFIG_PCIEPORTBUS=y修改为CONFIG_PCIEPORTBUS=y is not set即可，如所示。再依次找到CONFIG_PCIEAER=y，CONFIG_PCIEASPM=y，CONFIG_PCIEASPM_POWER_SUPERSAVE=y,CONFIG_PCIE_PME=y,将他们分别修改为#CONFIG_XXXXXXX is not set即可，这样我们便是将Device Drivers —> PCI support —> PCI Express Port Bus support配置成不编译进入内核。
参考文献：
[1] 韦东山.嵌入式LINUX应用开发完全手册.人民邮电出版社
[2] 陈皓.跟我一起学makefile
[3] [J/OL] .Linux内核架构及内核裁剪.https://blog.csdn.net/u012516571/article/details/79649828
[4][J/OL]. linux内核裁剪的具体过程和方法.https://blog.csdn.net/u011124985/article/details/80453772
[5][J/OL]. linux4.10.8 内核移植（三）.https://www.cnblogs.com/kele-dad/p/7107544.html
原文地址:https://blog.csdn.net/qq_42723832/article/details/131925964
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