u-boot的Makefile分析
u-boot的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 ... u-boot 根目录下自带一个config.mk 文件（u-boot-1.1.5/config.mk），应该说这才是 ..... 数的判断，-lt表示less than则返回true，也就是如果参数少于4个或是参数大于6
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 ppc_6xx-。U－BOOT的下载地址： http://sourceforge.net/projects/u-boot
我下载的是1.1.5版本
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,请各位多多指教。以cpci5200为例:
几个重要的文件分析：
u-boot-1.1.5/Makefile
u-boot-1.1.5/mkconfig
u-boot-1.1.5/config.mk
u-boot根目录下的Makefile文件（u-boot-1.1.5/Makefile）它负责配置u-boot的编译方式，具体说来包括：使用何种指令集，需包含哪些接口驱动、库等。Makefile的内容从上到下分别是：分定义编译环境：使用何种编译器、编译方式、目标文件的生成及它们最终镜像中的链接次序等。Mkconfig和config.mk在接下来的分析中会涉及到。
在编译U－BOOT之前，先要执行
# make cpci5200_config
cpci5200_config是Makefile的一个目标,定义如下：
cpci5200_config: unconfig
@$(MKCONFIG) -a cpci5200 ppc mpc5xxx cpci5200 esd
其中，unconfig定义如下：
unconfig:
@rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk \
$(obj)board/*/config.tmp $(obj)board/*/*/config.tmp
显然，执行# make cpci5200_config时，先执行unconfig目标，注意不指定输出目标时，obj，src变量均为空，unconfig下面的命令清理上一 次执行make *_config时生成的头文件和makefile的包含文件。主要是include/config.h 和include/config.mk文件。
然后才执行命令
@$(MKCONFIG) -a cpci5200 ppc mpc5xxx cpci5200 esd
$(MKCONFIG)就会被替换成$(SRCTREE)/mkconfig文件路径， MKCONFIG 是顶层目录下的mkcofig脚本文件（u-boot-1.1.5/mkconfig），后面五个是传入的参数。Mkconfig文件的详细分析见文档末尾。
注意一下u-boot对板卡的分类方法：
Target：宿主机平台
Architecture：定义芯片架构（如MIPS、POWERPC、ARM等）
CPU：定义芯片指令集版本（如ARM7、ARM9、ARM11等）
Board：芯片厂商，它细分为两类
[VENDOR]：按厂商划分（如AT9200、S3C44B0等）
[SOC]：按SOC类型（如S3C2440、S3C2410等）
1)对于cpci5200_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(符号)连接，
#如果是PPC体系将执行以下操作：
#ln -s asm-ppc asm
#ln -s arch-mpc5xxx asm-ppc/arch
#ln -s proc-armv asm-ppc/proc
生成Makefile包含文件include/config.mk，内容很简单，定义了四个变量：
ARCH = ppc
CPU = mpc5xxx
BOARD = cpci5200
VENDOR = esd
这些变量可以供其它的makefile使用，作为一个基本配置.
生成include/config.h头文件，只有一行：
echo“/* Automatically generated - do not edit */”>>config.h
echo“＃include <config/$1.h>”>>config.h
这两行代码生成一个include/config.h文件，这个文件很简单，只有一句话：
#include <$1.h> 当然这里的$1时要被替换成不同的board名字的.这个取决于我们在主Makefile中xxxx_config目标中的xxxx是什么.
mkconfig脚本文件的执行至此结束
2)分析config.mk的内容：
u-boot根目录下自带一个config.mk文件（u-boot-1.1.5/config.mk），应 该说这才是真正的Makefile，以上介绍的两个脚本Makefile和mkconfig完成了环境配置之后，在该文件中才定义具体的编译规则，所以你会发现在各个子模块（board、 cpu、lib_xxx、net、disk...）目录中的Makefile第一句就是：include $(TOPDIR)/config.mk。文件内容分析如下：
这个文件的功能就是给各个在编译过程中的变量赋值，包括编译执行的函数与编译的时候所带的参数等等。还会根据是否定义了ARCH，CPU，SOC，VENDOR，BOARD来决定是否包含相应位置的config.mk文件，这些个文件里，也是定义了相应的平台在编译的时候应该加的参数。所以如果你为你自己的开发板取了别的名字了，那么就要检查一下这个文件，看一下相应的位置上的config.mk文件有没有，内容是否为你要想的。
l 包含体系，开发板，CPU特定的规则文件：
#指定预编译体系结构选项
ifdef ARCH
sinclude $(TOPDIR)/$(ARCH)_config.mk # include architecture dependend rules
endif
#定义编译时对齐，浮点等选项
ifdef CPU
sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/config.mk # include CPU specific rules
endif
ifdef SOC
sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/$(SOC)/config.mk # include SoC specific rules
endif
ifdef VENDOR
BOARDDIR = $(VENDOR)/$(BOARD)
else
BOARDDIR = $(BOARD)
Endif
#指定特定板子的镜像连接时的内存基地址，重要！
ifdef BOARD
sinclude $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/config.mk # include board specific rules
endif
l 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
l 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
#制定了在编译的时候告诉编译器生成的代码的基地址是TEXT_BASE
CPPFLAGS := $(DBGFLAGS) $(OPTFLAGS) $(RELFLAGS) \
-D__KERNEL__ -DTEXT_BASE=$(TEXT_BASE) \
AFLAGS := $(AFLAGS_DEBUG) -D__ASSEMBLY__ $(CPPFLAGS)
#指定了起始地址TEXT_BASE
LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)
l 指定编译规则
ifndef REMOTE_BUILD
%.s: %.S
$(CPP) $(AFLAGS) -o $@ $<
%.o: %.S
$(CC) $(AFLAGS) -c -o $@ $<
%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<
else
$(obj)%.s: %.S
$(CPP) $(AFLAGS) -o $@ $<
$(obj)%.o: %.S
$(CC) $(AFLAGS) -c -o $@ $<
$(obj)%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<
endif
3）分析最关键的u-boot ELF文件镜像的生成
Makefile文件中的各个依赖目标分析如下：
l 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
l 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)
l 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 $@ all
l 依赖目标$(OBJS)，即cpu/start.o
$(OBJS):
$(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))
l 依赖目标$(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 $(obj),,$@))
l 依赖目标$(LDSCRIPT)：
LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds
LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)
对于每一种开发板来说,LDSCRIPT即连接脚本文件，例如board/esd/cpci5200/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_ARCH(powerpc)
SEARCH_DIR(/lib); SEARCH_DIR(/usr/lib); SEARCH_DIR(/usr/local/lib); SEARCH_DIR(/usr/local/powerpc-any-elf/lib);
/* Do we need any of these for elf?
__DYNAMIC = 0; */
SECTIONS
{
/* Read-only sections, merged into text segment: */
. = + SIZEOF_HEADERS;
.interp : { *(.interp) }
.hash : { *(.hash) }
.dynsym : { *(.dynsym) }
.dynstr : { *(.dynstr) }
.rel.text : { *(.rel.text) }
.rela.text : { *(.rela.text) }
.rel.data : { *(.rel.data) }
.rela.data : { *(.rela.data) }
.rel.rodata : { *(.rel.rodata) }
.rela.rodata : { *(.rela.rodata) }
.rel.got : { *(.rel.got) }
.rela.got : { *(.rela.got) }
.rel.ctors : { *(.rel.ctors) }
.rela.ctors : { *(.rela.ctors) }
.rel.dtors : { *(.rel.dtors) }
.rela.dtors : { *(.rela.dtors) }
.rel.bss : { *(.rel.bss) }
.rela.bss : { *(.rela.bss) }
.rel.plt : { *(.rel.plt) }
.rela.plt : { *(.rela.plt) }
.init : { *(.init) }
.plt : { *(.plt) }
#.text的基地址由LDFLAGS中-Ttext $(TEXT_BASE)指定
.text :
{
#start.o为首
cpu/mpc5xxx/start.o (.text)
*(.text)
*(.fixup)
*(.got1)
. = ALIGN(16);
*(.rodata)
*(.rodata1)
*(.rodata.str1.4)
*(.eh_frame)
}
.fini : { *(.fini) } =0
.ctors : { *(.ctors) }
.dtors : { *(.dtors) }
/* Read-write section, merged into data segment: */
. = (. + 0x0FFF) & 0xFFFFF000;
_erotext = .;
PROVIDE (erotext = .);
.reloc :
{
*(.got)
_GOT2_TABLE_ = .;
*(.got2)
_FIXUP_TABLE_ = .;
*(.fixup)
}
__got2_entries = (_FIXUP_TABLE_ - _GOT2_TABLE_) >> 2;
__fixup_entries = (. - _FIXUP_TABLE_) >> 2;
.data :
{
*(.data)
*(.data1)
*(.sdata)
*(.sdata2)
*(.dynamic)
CONSTRUCTORS
}
_edata = .;
PROVIDE (edata = .);
. = .;
__u_boot_cmd_start = .;
.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
__u_boot_cmd_end = .;
. = .;
__start___ex_table = .;
__ex_table : { *(__ex_table) }
__stop___ex_table = .;
. = ALIGN(4096);
__init_begin = .;
.text.init : { *(.text.init) }
.data.init : { *(.data.init) }
. = ALIGN(4096);
__init_end = .;
__bss_start = .;
.bss :
{
*(.sbss) *(.scommon)
*(.dynbss)
*(.bss)
*(COMMON)
}
_end = . ;
PROVIDE (end = .);
}
整个makefile剩下的内容全部是各种不同的开发板的*_config:目标的定义了。
对于各子目录的makefile文件，主要是生成*.o文件然后执行AR生成对应的库文件。
概括起来，工程的编译流程也就 是通过执行执行一个make *_config传入ARCH，CPU，BOARD，SOC参数，mkconfig根据参数将include头文件夹相应的头文件夹连接好，生成 config.h。然后执行make分别调用各子目录的makefile 生成所有的obj文件和obj库文件*.a. 最后连接所有目标文件，生成镜像。不同格式的镜像都是调用相应工具由elf镜像直接或者间接生成的。
Mkconfig源码注解
#下面这一行的内容，表示这个shell脚本的解释器是/bin/sh，给的解释器的参数为-e，这个#参数的意思就是，当shell返回值为非零值的时候，shell马上退出执行。在shell脚本里也
#可以没有这一行，这一行不是必须的，如果没有这一行的话，那么shell脚本就会用当前运
#行环境下的默认的shell来执行。
#!/bin/sh -e
# Script to create header files and links to configure
# U-Boot for a specific board.
#
# Parameters: Target Architecture CPU Board [VENDOR] [SOC]
#
# (C) 2002-2006 DENX Software Engineering, Wolfgang Denk <wd@denx.de>
#
#APPEND变量与BOARD_NAME变量都设置了默认值，如果后面对变量值有修改就以后面的为准，#没有就是默认值了。这里的APPEND的参数的意义，实际上就是用来标识是否产生一个新的配#置文件，还是直接把生成的配置信息写到旧文件后面。
APPEND=no # Default: Create new config file
BOARD_NAME="" # Name to print in make output
#$#代表的是传入脚本的参数的个数，-gt表示是如果左边参数比右边参数大，则返回true，
#否则为false。$1代表的是传入的第一个参数的内容，$2表示传入的第二个参数的内容，以
#此类推。shift表示参数都左移一位，原来的$3变为$2，$2为$1，$1的内容则被丢弃。这个
#地方，实际上是处理了一些附加的参数的问题，如果是--，则仅丢弃不做其它处理；如果是#-a，则把APPEND的值置为yes；如果是-n，则表示后面跟的是板子的名字。${a%%pattern}是#shell中的一个替换语法，表示把变量a中的内容，从右至左，最大程度上把符合pattern样
#式的字符串删掉。这里可以看出，如果-n后面跟的是类似于smdk2410_config的参数的话，
#则最后会变成smdk2410；如果是其它的值，则退出循环，不执行了。在Makefile中的动作，#其实并不会触发这里的处理逻辑，估计这里是作者为了调试方便，需要单独运行此脚本的时#候，加的一些对参数的处理。
while [ $# -gt 0 ] ; do
case "$1" in
--) shift ; break ;;
-a) shift ; APPEND=yes ;;
-n) shift ; BOARD_NAME="${1%%_config}" ; shift ;;
*) break ;;
esac
done
#第一行的语法表示如果BOARD_NAME没有被设置过，则把它置为变量1的值。然后进行参数个
#数的判断，-lt表示less than则返回true，也就是如果参数少于4个或是参数大于6个，则退#出，不执行。如果没有退出执行的话，则输出Configuring for ${BOARD_NAME} board...这#句话，其中${BOARD_NAME}会被替换成用户输入的板子的名字。
[ "${BOARD_NAME}" ] || BOARD_NAME="$1"
[ $# -lt 4 ] && exit 1
[ $# -gt 6 ] && exit 1
echo "Configuring for ${BOARD_NAME} board..."
#
# Create link to architecture specific headers
#
#当用户指定的$OBJTREE与$SRCTREE不一致的时候会做如下一些事情：
#在$OBJTREE下建立include文件夹
#在$OBJTREE下建立include2文件夹
#进入到include2文件夹，其实就是$OBJTREE文件夹下的include2
#删除asm，其实往后看就知道了，这是一个文件夹，是以link的方式建立的
#然后建立一个asm的文件夹，这个文件夹是指向${SRCTREE}/include/asm-$2的，$2这个参数#多指CPU架构类型如：PPC,ARM。
#给变量LNPREFIX赋值。这个变量在以后的执行会用到，所以这里给的asm的位置，是相对于
#后来执行的时候，当前工作目录与asm之间的关系来定的。
#进入到$OBJTREE中的include文件夹（之前是在include2里）。
#删除掉asm-$2文件夹，其实就是asm-arm文件夹。
#删除掉asm文件夹
#建立一个新的asm-$2文件夹，其实就是asm-arm文件夹
#建立一个名为asm的link，这个link指向新建立的asm-arm文件夹。
#现在看一下整个目录大概的结构：
${OBJTREE}
Include
asm-arm
asm -> ./asm-arm
include2
asm -> ${SRCTREE}/include/asm-arm
#可以看到，目前在include下的asm-arm与asm其实是同一个文件夹，并且内容为空，include2
#文件夹下的asm是指向了源码树中的${SRCTREE}/include/asm-arm文件夹。
#如果"$SRCTREE"与"$OBJTREE"是同一个文件（大多数情况下，咱们都是这种方式来编译的），#那么就是仅仅在include文件夹下，建立一个名为asm的link，直接指向asm-$2，即asm-arm。
#最后删除asm-arm/arch文件夹。
if [ "$SRCTREE" != "$OBJTREE" ] ; then
mkdir -p ${OBJTREE}/include
mkdir -p ${OBJTREE}/include2
cd ${OBJTREE}/include2
rm -f asm
ln -s ${SRCTREE}/include/asm-$2 asm
LNPREFIX="../../include2/asm/"
cd ../include
rm -rf asm-$2
rm -f asm
mkdir asm-$2
ln -s asm-$2 asm
else
cd ./include
rm -f asm
ln -s asm-$2 asm
fi
rm -f asm-$2/arch
#下面第一句中连接两个判断的-o，相当于or的意思，就是表示的“或”。意思就是如果第6
#个参数为空或是为NULL，则在include下建立一个asm-$2/arch的link，指向#${LNPREFIX}arch-$3，否则就在include下建立一个asm-$2/arch的link，指向#${LNPREFIX}arch-$6
if [ -z "$6" -o "$6" = "NULL" ] ; then
ln -s ${LNPREFIX}arch-$3 asm-$2/arch
else
ln -s ${LNPREFIX}arch-$6 asm-$2/arch
fi
#如果第二个参数是arm的话，则删除include/asm-$2/proc文件，实际上就是#include/asm-arm/proc文件夹，建立一个新的link，在include/asm-$2/proc处，也即#include/asm-arm/proc，指向${LNPREFIX}proc-armv文件夹
if [ "$2" = "arm" ] ; then
rm -f asm-$2/proc
ln -s ${LNPREFIX}proc-armv asm-$2/proc
fi
#
# Create include file for Make
#
#第一行，输出ARCH = $2，即ARCH = arm到config.mk，也即include/config.mk，注意这里
#用了一个>，它表示重新生成一个config.mk文件，如果有旧的，则覆盖
#第二行，同理，输出CPU = arm920t到config.mk中
#第三行，同理，输出BOARD = smdk2410到config.mk
#第四行，判断，如果$5不为空，且$5的值不为NULL，
#则把VENDOR = $5的值输出到config.mk中
#第五行，同理，把SOC输出到config.mk中
echo "ARCH = $2" > config.mk
echo "CPU = $3" >> config.mk
echo "BOARD = $4" >> config.mk
[ "$5" ] && [ "$5" != "NULL" ] && echo "VENDOR = $5" >> config.mk
[ "$6" ] && [ "$6" != "NULL" ] && echo "SOC = $6" >> config.mk
#
# Create board specific header file
#
#如果APPEND的值为yes，则写入一空行到已经存在的config.h中，也即include/config.h中，#如果不是，则生成一个新的config.h，如果旧的文件存在，则覆盖。
if [ "$APPEND" = "yes" ] # Append to existing config file
then
echo >> config.h
else
> config.h # Create new config file
fi
echo "/* Automatically generated - do not edit */" >>config.h
echo "#include <configs/$1.h>" >>config.h
exit 0
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