u-boot的Makefile分析（转）

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makeO=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)
export TOPDIR 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

显然，执行# makesmdk2410_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，

#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

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

ARCH?? = arm
CPU??? = arm920t
BOARD? = smdk2410
SOC??? = s3c24x0

生成include/config.h头文件，只有一行：


#include "config/smdk2410.h"

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：

ifeq($(ARCH),arm)#这里根据ARCH变量，指定编译器前缀。
CROSS_COMPILE = arm-linux-
endif

5)包含config.mk:

#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

下面分析config.mk的内容：

＠包含体系，开发板，CPU特定的规则文件：

ifdef ARCH　#指定预编译体系结构选项
sinclude $(TOPDIR)/$(ARCH)_config.mk # include architecturedependend rules
endif
ifdef CPU #定义编译时对齐，浮点等选项
sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/config.mk # include? CPU specificrules
endif
ifdef SOC #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 boardspecific rules
endif

＠定义交叉编译链工具


# 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：

$(obj)%.s: %.S
$(CPP) $(AFLAGS) -o $@ $<
$(obj)%.o: %.S
$(CC) $(AFLAGS) -c -o $@ $<
$(obj)%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

回到顶层makefile文件：

6）U-boot需要的目标文件。

OBJS? = cpu/$(CPU)/start.o #顺序很重要，start.o必须放第一位

7）需要的库文件：

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.afs/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

8）最终生成的各种镜像文件：

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

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。

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

@依赖目标version：生成版本信息到版本文件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)

@伪目标SUBDIRS: 执行tools ,examples ,post,post\cpu子目录下面的make文件。

SUBDIRS = tools \
examples \
post \
post/cpu
.PHONY : $(SUBDIRS)

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

@依赖目标$(OBJS)，即cpu/start.o

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

@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：

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

@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：

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

OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
. = 0x00000000;

. = ALIGN(4);
.text??? :
{?????????????????????
cpu/arm920t/start.o (.text)????????
*(.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 = .;
}

@执行连接命令：

cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS)$$UNDEF_SYM $(__OBJS) \
--start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \
-Map u-boot.map -o u-boot

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。

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：

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makelibgeneric.a
$(AR) $(ARFLAGS) $@ $(OBJS)

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。