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u-boot的Makefile分析 (ZT)  

2010-11-22 22:50:28|  分类: uboot |  标签: |举报 |字号 订阅

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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)
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 $(obj)board/*/*/config.tmp
显然,执行# make smdk2410_config时,先执行unconfig目标,注意不指定输出目标时,obj,src变量均为空,unconfig下面的命令清理上一次执行make *_config时生成的头文件和makefile的包含文件。主要是include/config.h 和include/config.mk文件。
然后才执行命令
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
MKCONFIG 是顶层目录下的mkcofig脚本文件,后面五个是传入的参数。
对于smdk2410_config而言,mkconfig主要做三件事:
在include文件夹下建立相应的文件(夹)软连接,
    #如果是ARM体系将执行以下操作:
    #ln -s     asm-arm        asm
    #ln -s arch-s3c24x0    asm-arm/arch
    #ln -s   proc-armv       asm-arm/proc
生成Makefile包含文件include/config.mk,内容很简单,定义了四个变量:
    ARCH   = arm
    CPU    = arm920t
    BOARD = smdk2410
    SOC    = s3c24x0
生成include/config.h头文件,只有一行:
    /* Automatically generated - do not edit */
    #i nclude "config/smdk2410.h"
mkconfig脚本文件的执行至此结束,继续分析Makefile剩下部分。
3)包含include/config.mk,其实也就相当于在Makefile里定义了上面四个变量而已。
4) 指定交叉编译器前缀:
    ifeq ($(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 architecture dependend rules
        endif
        ifdef CPU #定义编译时对齐,浮点等选项
        sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/config.mk # include CPU specific rules
        endif
        ifdef SOC #没有这个文件
        sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/$(SOC)/config.mk # include SoC specific rules
        endif
        ifdef BOARD #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
    @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.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
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_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 = .;
        }
    @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make libgeneric.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。
 

来自: http://hi.baidu.com/shanyefeng/blog/item/9bed79f942203a5e252df291.html

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