u-boot的Makefile分析

yzd

浏览: 1817597 次
性别:
来自: 北京

最近访客更多访客>>

churchchen86

devcang

ecs2003

southking

博主相关

博客

微博

相册

留言

关于我

文章分类

全部博客 (1784)

社区版块

存档分类

U－BOOT是一个LINUX下的工程，在编译之前必须已经安装对应体系结构的交叉编译环境，这里只针对ARM，编译器系列软件为arm-linux-*。


U－BOOT的下载地址： http://sourceforge.net/projects/u-boot 
我下载的是1.1.6版本，一开始在FTP上下载了一个次新版，结果编译失败。1.1.6是没问题的。


u-boot源码结构
 
解压就可以得到全部u-boot源程序。在顶层目录下有18个子目录，分别存放和管理不同的源程序。这些目录中所要存放的文件有其规则，可以分为3类。 
第1类目录与处理器体系结构或者开发板硬件直接相关； 
第2类目录是一些通用的函数或者驱动程序； 
第3类目录是u-boot的应用程序、工具或者文档。 u-boot的源码顶层目录说明
 
目录 特性 解释说明 
board 平台依赖存放电路板相关的目录文件， 
 例如：RPXlite(mpc8xx)、 
 smdk2410(arm920t)、 
 sc520_cdp(x86) 等目录 
cpu 平台依赖存放CPU相关的目录文件 
 例如：mpc8xx、ppc4xx、 
 arm720t、arm920t、 xscale、i386等目录 
lib_ppc 平台依赖存放对PowerPC体系结构通用的文件， 
 主要用于实现PowerPC平台通用的函数 
lib_arm 平台依赖 存放对ARM体系结构通用的文件， 
 主要用于实现ARM平台通用的函数 
lib_i386 平台依赖 存放对X86体系结构通用的文件， 
 主要用于实现X86平台通用的函数 
include 通用 头文件和开发板配置文件， 
 所有开发板的配置文件都在configs目录下 
common 通用 通用的多功能函数实现 
lib_generic 通用 通用库函数的实现 
net 　通用 存放网络的程序 
fs 　通用 存放文件系统的程序 
post 　通用 存放上电自检程序 
drivers 　通用 通用的设备驱动程序，主要有以太网接口的驱动 
disk 　通用 硬盘接口程序 
rtc 　通用 RTC的驱动程序 
dtt 　通用 数字温度测量器或者传感器的驱动 
examples 应用例程 一些独立运行的应用程序的例子，例如helloworld 
tools 　工具 存放制作S-Record或者u-boot格式的映像等工具， 
 例如mkimage 
doc 　文档 开发使用文档 

u-boot的源代码包含对几十种处理器、数百种开发板的支持。可是对于特定的开发板，配置编译过程只需要其中部分程序。这里具体以S3C2410
& arm920t处理器为例，具体分析S3C2410处理器和开发板所依赖的程序，以及u-boot的通用函数和工具。 


编译


以smdk_2410板为例，编译的过程分两部：


# make smdk2410_config 
# make


顶层Makefile分析


要了解一个LINUX工程的结构必须看懂Makefile，尤其是顶层的，没办法，UNIX世界就是这么无奈，什么东西都用文档去管理、配置。首先在这方面我是个新手，时间所限只粗浅地看了一些Makefile规则。


以smdk_2410为例，顺序分析Makefile大致的流程及结构如下：


1) 
Makefile中定义了源码及生成的目标文件存放的目录,目标文件存放目录BUILD＿DIR可以通过make O=dir 指定。如果没有指定，则设定为源码顶层目录。一般编译的时候不指定输出目录，则BUILD＿DIR为空。其它目录变量定义如下：


#OBJTREE和LNDIR为存放生成文件的目录，TOPDIR与SRCTREE为源码所在目录 OBJTREE:= $(if $(BUILD_DIR),$(BUILD_DIR),$(CURDIR)) 
SRCTREE:= $(CURDIR) 
TOPDIR:= $(SRCTREE) 
LNDIR:= $(OBJTREE) 
exportTOPDIR SRCTREE OBJTREE



2）
定义变量MKCONFIG：这个变量指向一个脚本，即顶层目录的mkconfig。


MKCONFIG:= $(SRCTREE)/mkconfig 
export MKCONFIG


在编译U－BOOT之前，先要执行 


# make smdk2410_config


smdk2410_config是Makefile的一个目标，定义如下：


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


显然，执行# make
smdk2410_config时，先执行unconfig目标，注意不指定输出目标时，obj，src变量均为空，unconfig下面的命令清理上一
次执行make *_config时生成的头文件和makefile的包含文件。主要是include/config.h
和include/config.mk文件。


然后才执行命令


@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
 
MKCONFIG 是顶层目录下的mkcofig脚本文件，后面五个是传入的参数。


对于smdk2410_config而言，mkconfig主要做三件事：


在include文件夹下建立相应的文件（夹）软连接，



<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
#如果是ARM体系将执行以下操作： 
#ln -s asm-arm asm 


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


</blockquote>
生成
Makefile包含文件include/config.mk
，内容很简单，定义了四个变量：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
ARCH = arm 
CPU = arm920t 
BOARD = smdk2410 
SOC = s3c24x0


</blockquote>
生成include/config.h
头文件，只有一行：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
/* Automatically generated - do not edit */ 
#include "config/smdk2410.h"
 


</blockquote>
mkconfig脚本文件的执行至此结束，继续分析Makefile剩下部分。


3）
包含include/config.mk，其实也就相当于在Makefile里定义了上面四个变量而已。


4) 
指定交叉编译器前缀：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
ifeq ($(ARCH),arm)#这里根据ARCH变量，指定编译器前缀。 
CROSS_COMPILE = arm-linux- 
endif


</blockquote>
5)
包含config.mk:


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
#包含顶层目录下的config.mk，这个文件里面主要定义了交叉编译器及选项和编译规则 # load other configuration 
include $(TOPDIR)/config.mk



</blockquote>
下面分析config.mk的内容：



　　　＠包含体系，开发板，CPU特定的规则文件：



<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
ifdefARCH　#指定预编译体系结构选项 
sinclude $(TOPDIR)/$(ARCH)_config.mk# include architecture dependend rules 
endif 
ifdefCPU #定义编译时对齐，浮点等选项 
sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/config.mk# include CPUspecific rules 
endif 
ifdefSOC #没有这个文件 
sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/$(SOC)/config.mk# include SoCspecific rules 
endif


ifdefBOARD　#指定特定板子的镜像连接时的内存基地址，重要！ 
sinclude $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/config.mk# include board specific rules 
endif


</blockquote>
＠定义交叉编译链工具


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
 # 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


</blockquote>
＠定义AR选项ARFLAGS，调试选项DBGFLAGS，优化选项OPTFLAGS


　预处理选项CPPFLAGS，C编译器选项CFLAGS，连接选项LDFLAGS


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



＠指定编译规则：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
$(obj)%.s:%.S 
$(CPP) $(AFLAGS) -o $@ $< 
$(obj)%.o:%.S 
$(CC) $(AFLAGS) -c -o $@ $< 
$(obj)%.o:%.c 
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<


</blockquote>
</blockquote>
回到顶层makefile文件：


6）U-boot需要的目标文件。


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
OBJS = cpu/$(CPU)/start.o # 顺序很重要，start.o必须放第一位


</blockquote>
7）需要的库文件：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
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)


根据上面的include/config.mk文件定义的ARCH、CPU、BOARD、SOC这些变量。硬件平台依赖的目录文件可以根据这些定义来确定。SMDK2410平台相关目录及对应生成的库文件如下。 
board/smdk2410/ ：库文件board/smdk2410/libsmdk2410.a 
cpu/arm920t/ ：库文件cpu/arm920t/libarm920t.a 
cpu/arm920t/s3c24x0/ :库文件cpu/arm920t/s3c24x0/libs3c24x0.a 
lib_arm/ :库文件lib_arm/libarm.a 
include/asm-arm/ :下面两个是头文件。 
include/configs/smdk2410.h
</blockquote>
8）最终生成的各种镜像文件：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
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 $< $@ 
#这里生成的是U-boot　的ELF文件镜像 
$(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


</blockquote>
分析一下最关键的u-boot ELF文件镜像的生成：


 @依赖目标depend 
:生成各个子目录的.depend文件，.depend列出每个目标文件的依赖文件。生成方法，调用每个子目录的make _depend。


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
depend dep: 
for dir in $(SUBDIRS) ; do $(MAKE) -C $$dir _depend ; done


</blockquote>
@依赖目标version
：生成版本信息到版本文件VERSION_FILE中。


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
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)


</blockquote>
@伪目标SUBDIRS
: 执行tools ,examples ,post,post/cpu 子目录下面的make文件。


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
SUBDIRS= tools / 
examples / 
post / 
post/cpu 
.PHONY : $(SUBDIRS)


$(SUBDIRS): 
$(MAKE) -C $@ all


</blockquote>
@依赖目标$(OBJS)，
即cpu/start.o 


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
$(OBJS): 
$(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))


</blockquote>
@依赖目标$(LIBS)，
这个目标太多，都是每个子目录的库文件*.a ，通过执行相应子目录下的make来完成：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
$(LIBS): 
$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))


</blockquote>
@依赖目标$(LDSCRIPT)：


LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds
 LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)


对于smdk2410,LDSCRIPT即连接脚本文件是board/smdk2410/u-boot.lds，定义了连接时各个目标文件是如何组织的。内容如下：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
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的基地址由LDFLAGS中-Ttext $(TEXT_BASE)指定*/ 
{ /*smdk2410指定的基地址为0x33f80000*/ 
cpu/arm920t/start.o(.text) /*start.o为首*/ 
*(.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 = .; 
}


</blockquote>
@执行连接命令：



<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS) / 
--start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) / 
-Map u-boot.map -o u-boot


</blockquote>
其实就是把start.o和各个子目录makefile生成的库文件按照LDFLAGS连接在一起，生成ELF文件u-boot 和连接时内存分配图文件u-boot.map。 


</blockquote>
9)
对于各子目录的makefile文件，
主要是生成*.o文件然后执行AR生成对应的库文件。如lib_generic文件夹Makefile：


<blockquote style="margin-right: 0px;" dir="ltr">
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) #项层Makefile执行make libgeneric.a 
$(AR) $(ARFLAGS) $@ $(OBJS)


</blockquote>
整个makefile剩下的内容全部是各种不同的开发板的*_config:目标的定义了。

概括起来，工程的编译流程也就是通过执行执行一个make
*_config传入ARCH，CPU，BOARD，SOC参数，mkconfig根据参数将include头文件夹相应的头文件夹连接好，生成
config.h。然后执行make分别调用各子目录的makefile 生成所有的obj文件和obj库文件*.a.
最后连接所有目标文件，生成镜像。不同格式的镜像都是调用相应工具由elf镜像直接或者间接生成的。


剩下的工作就是分析U-Boot源代码了。


限于个人水平，有谬误之处，欢迎指正交流。。

分享到：