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。




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:




#OBJTREELNDIR為存放生成檔案的目錄,TOPDIRSRCTREE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UBOOT之前,先要執行




# make smdk2410_config




smdk2410_configMakefile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,objsrc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 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:




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CPPFLAGSC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:




6U-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ARCHCPUBOARDSOC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-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ARCHCPUBOARDSOC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。

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