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u-boot-Makefile解析

要了解一個LINUX工程的架構必須看懂Makefile，尤其是頂層的，沒辦法，UNIX世界就是這么無奈，什么東西都用文件去管理、配置。首先在這方面我是個新手，時間所限只粗淺地看了一些Makefile規則。

以smdk_2410為例，順序解析Makefile大致的流程及架構如下：

1) Makefile中定義了原始碼及生成的目標檔案存放的目錄,目標檔案存放目錄BUILD╴DIR可以通過make O=dir 指定。如果沒有指定，則設定為原始碼頂層目錄。一般編譯的時候不指定匯出目錄，則BUILD╴DIR為空。其他目錄變數定義如下：

#OBJTREE和LNDIR為存放生成檔案的目錄，TOPDIR與SRCTREE為原始碼所在目錄

OBJTREE := $(if $(BUILD_DIR),$(BUILD_DIR),$(CURDIR))

SRCTREE := $(CURDIR)

TOPDIR := $(SRCTREE)

LNDIR := $(OBJTREE)

export TOPDIR SRCTREE OBJTREE

2）定義變數MKCONFIG：這個變數指向一個程式檔，即頂層目錄的mkconfig。

MKCONFIG := $(SRCTREE)/mkconfig

export MKCONFIG

在編譯U－BOOT之前，先要執行

# make smdk2410_config

smdk2410_config是Makefile的一個目標，定義如下：

smdk2410_config : unconfig

@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0

unconfig::

@rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk \

$(obj)board/*/config.tmp $(obj)board/*/*/config.tmp

顯然，執行# make smdk2410_config時，先執行unconfig目標，注意不指定匯出目標時，obj，src變數均為空，unconfig下面的指令清理上一次執行make *_config時生成的標頭檔案和makefile的包含檔案。主要是include/config.h 和include/config.mk檔案。

然后才執行指令

@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0

MKCONFIG 是頂層目錄下的mkcofig程式檔檔案，后面五個是傳入的參數。

對于smdk2410_config而言，mkconfig主要做三件事：

在include檔案夾下建立相應的檔案（夾）軟連線，

#如果是ARM體系將執行以下作業：

#ln -s asm-arm asm

#ln -s arch-s3c24x0 asm-arm/arch

#ln -s proc-armv asm-arm/proc

生成Makefile包含檔案include/config.mk，內容很簡單，定義了四個變數：

ARCH = arm

CPU = arm920t

BOARD = smdk2410

SOC = s3c24x0

生成include/config.h標頭檔案，只有一行：

/* Automatically generated - do not edit */

＃i nclude "config/smdk2410.h"

mkconfig程式檔檔案的執行至此結束，繼續解析Makefile剩餘部分。

3）包含include/config.mk，其實也就相當于在Makefile裡定義了上面四個變數而已。

4) 指定交叉編譯器前置：

ifeq ($(ARCH),arm) #這裡根據ARCH變數，指定編譯器前置。

CROSS_COMPILE = arm-linux-

endif

5)包含config.mk:

#包含頂層目錄下的config.mk，這個檔案裡面主要定義了交叉編譯器及選項和編譯規則

# load other configuration

include $(TOPDIR)/config.mk

下面解析config.mk的內容：

＠包含體系，開發板，CPU特定的規則檔案：

ifdef ARCH　 #指定預編譯架構選項

sinclude $(TOPDIR)/$(ARCH)_config.mk # include architecture dependend rules

endif

ifdef CPU #定義編譯時對齊，浮點等選項

sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/config.mk # include CPU specific rules

endif

ifdef SOC #沒有這個檔案

sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/$(SOC)/config.mk # include SoC specific rules

endif

ifdef BOARD　 #指定特定板子的鏡像連線時的記憶體基位址，重要！

sinclude $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/config.mk # include board specific rules

endif

＠定義交叉編譯鏈工具

# Include the make variables (CC, etc...)

#

AS = $(CROSS_COMPILE)as

LD = $(CROSS_COMPILE)ld

CC = $(CROSS_COMPILE)gcc

CPP = $(CC) -E

AR = $(CROSS_COMPILE)ar

NM = $(CROSS_COMPILE)nm

STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip

OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy

OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump

RANLIB = $(CROSS_COMPILE)RANLIB

＠定義AR選項ARFLAGS，除錯選項DBGFLAGS，優化選項OPTFLAGS

　前處理選項CPPFLAGS，C編譯器選項CFLAGS，連線選項LDFLAGS

　LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)　#指定了起始位址TEXT_BASE

＠指定編譯規則：

$(obj)%.s: %.S

$(CPP) $(AFLAGS) -o $@ $<

$(obj)%.o: %.S

$(CC) $(AFLAGS) -c -o $@ $<

$(obj)%.o: %.c

$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

回到頂層makefile檔案：

6）U-boot需要的目標檔案。

OBJS = cpu/$(CPU)/start.o # 順序很重要，start.o必須放第一位

7）需要的程式庫檔案：

LIBS = lib_generic/libgeneric.a

LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a

LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

ifdef SOC

LIBS += cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a

endif

LIBS += lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a

LIBS += fs/cramfs/libcramfs.a fs/fat/libfat.a fs/fdos/libfdos.a fs/jffs2/libjffs2.a \

fs/reiserfs/libreiserfs.a fs/ext2/libext2fs.a

LIBS += net/libnet.a

LIBS += disk/libdisk.a

LIBS += rtc/librtc.a

LIBS += dtt/libdtt.a

LIBS += drivers/libdrivers.a

LIBS += drivers/nand/libnand.a

LIBS += drivers/nand_legacy/libnand_legacy.a

LIBS += drivers/sk98lin/libsk98lin.a

LIBS += post/libpost.a post/cpu/libcpu.a

LIBS += common/libcommon.a

LIBS += $(BOARDLIBS)

LIBS := $(addprefix $(obj),$(LIBS))

.PHONY : $(LIBS)

根據上面的include/config.mk檔案定義的ARCH、CPU、BOARD、SOC這些變數。硬體平台依賴的目錄檔可以根據這些定義來確定。SMDK2410平台相關目錄及對應生成的程式庫檔案如下。

board/smdk2410/ ：程式庫檔案board/smdk2410/libsmdk2410.a

cpu/arm920t/ ：程式庫檔案cpu/arm920t/libarm920t.a

cpu/arm920t/s3c24x0/ : 程式庫檔案cpu/arm920t/s3c24x0/libs3c24x0.a

lib_arm/ : 程式庫檔案lib_arm/libarm.a

include/asm-arm/ :下面兩個是標頭檔案。

include/configs/smdk2410.h

8）最終生成的各種鏡像檔案：

ALL = $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND)

all: $(ALL)

$(obj)u-boot.hex: $(obj)u-boot

$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O ihex $< $@

$(obj)u-boot.srec: $(obj)u-boot

$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@

$(obj)u-boot.bin: $(obj)u-boot

$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@

#這裡生成的是U-boot　的ELF檔案鏡像

$(obj)u-boot: depend version $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)

UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBS) |sed -n -e ''''''''''''''''''''''''''''''''s/.*\(__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p''''''''''''''''''''''''''''''''|sort|uniq`;\

cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS) \

--start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \

-Map u-boot.map -o u-boot

解析一下最關鍵的u-boot ELF檔案鏡像的生成：

@依賴目標depend :生成各個子目錄的.depend檔案，.depend列出每個目標檔案的依賴檔案。生成方法，呼叫每個子目錄的make _depend。

depend dep:

for dir in $(SUBDIRS) ; do $(MAKE) -C $$dir _depend ; done

@依賴目標version：生成版本資訊到版本檔案VERSION_FILE中。

version:

@echo -n "#define U_BOOT_VERSION \"U-Boot " > $(VERSION_FILE); \

echo -n "$(U_BOOT_VERSION)" >> $(VERSION_FILE); \

echo -n $(shell $(CONFIG_SHELL) $(TOPDIR)/tools/setlocalversion \

$(TOPDIR)) >> $(VERSION_FILE); \

echo "\"" >> $(VERSION_FILE)

@虛擬目標SUBDIRS: 執行tools ,examples ,post,post\cpu 子目錄下面的make檔案。

SUBDIRS = tools \

examples \

post \

post/cpu

.PHONY : $(SUBDIRS)

$(SUBDIRS):

$(MAKE) -C $@ all

@依賴目標$(OBJS)，即cpu/start.o

$(OBJS):

$(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))

@依賴目標$(LIBS)，這個目標太多，都是每個子目錄的程式庫檔案*.a ，通過執行相應子目錄下的make來完成：

$(LIBS):

$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))

@依賴目標$(LDSCRIPT)：

LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds

LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)

對于smdk2410,LDSCRIPT即連線程式檔檔案是board/smdk2410/u-boot.lds，定義了連線時各個目標檔案是如何組織的。內容如下：

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")

/*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

. = 0x00000000;

. = ALIGN(4);

.text :/*.text的基位址由LDFLAGS中-Ttext $(TEXT_BASE)指定*/

{ /*smdk2410指定的基位址為0x33f80000*/

cpu/arm920t/start.o (.text) /*start.o為首*/

*(.text)

}

. = ALIGN(4);

.rodata : { *(.rodata) }

. = ALIGN(4);

.data : { *(.data) }

. = ALIGN(4);

.got : { *(.got) }

. = .;

__u_boot_cmd_start = .;

.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }

__u_boot_cmd_end = .;

. = ALIGN(4);

__bss_start = .;

.bss : { *(.bss) }

_end = .;

}

@執行連線指令：

cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS) \

--start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \

-Map u-boot.map -o u-boot

其實就是把start.o和各個子目錄makefile生成的程式庫檔案按照LDFLAGS連線在一起，生成ELF檔案u-boot 和連線時記憶體配置圖檔案u-boot.map。

9)對于各子目錄的makefile檔案，主要是生成*.o檔案然后執行AR生成對應的程式庫檔案。如lib_generic檔案夾Makefile：

LIB = $(obj)libgeneric.a

COBJS = bzlib.o bzlib_crctable.o bzlib_decompress.o \

bzlib_randtable.o bzlib_huffman.o \

crc32.o ctype.o display_options.o ldiv.o \

string.o vsprintf.o zlib.o

SRCS := $(COBJS:.o=.c)

OBJS := $(addprefix $(obj),$(COBJS))

$(LIB): $(obj).depend $(OBJS) #項層Makefile執行make libgeneric.a

$(AR) $(ARFLAGS) $@ $(OBJS)

整個makefile剩餘的內容全部是各種不同的開發板的*_config:目標的定義了。

概括起來，工程的編譯流程也就是通過執行執行一個make *_config傳入ARCH，CPU，BOARD，SOC參數，mkconfig根據參數將include標頭檔案夾相應的標頭檔案夾連線好，生成 config.h。然后執行make分別呼叫各子目錄的makefile 生成所有的obj檔案和obj程式庫檔案*.a. 最后連線所有目標檔案，生成鏡像。不同格式的鏡像都是呼叫相應工具由elf鏡像直接或者間接生成的。

剩餘的工作就是解析U-Boot來原始碼了。