u-boot的Makefile分析
U－BOOT是一個(gè)LINUX下的工程，在編譯之前必須已經(jīng)安裝對(duì)應(yīng)體系結(jié)構(gòu)的交叉編譯環(huán)境，這里只針對(duì)ARM，編譯器系列軟件為arm-linux-*。
U－BOOT的下載地址： http://sourceforge.net/projects/u-boot
我下載的是1.1.6版本，一開始在FTP上下載了一個(gè)次新版，結(jié)果編譯失敗。1.1.6是沒問題的。
u-boot源碼結(jié)構(gòu)
解壓就可以得到全部u-boot源程序。在頂層目錄下有18個(gè)子目錄，分別存放和管理不同的源程序。這些目錄中所要存放的文件有其規(guī)則，可以分為3類。
第1類目錄與處理器體系結(jié)構(gòu)或者開發(fā)板硬件直接相關(guān)；
第2類目錄是一些通用的函數(shù)或者驅(qū)動(dòng)程序；
第3類目錄是u-boot的應(yīng)用程序、工具或者文檔。
u-boot的源碼頂層目錄說明
目 錄 特 性 解 釋 說 明
board 平臺(tái)依賴 存放電路板相關(guān)的目錄文件，
例如：RPXlite(mpc8xx)、
smdk2410(arm920t)、
sc520_cdp(x86) 等目錄
cpu 平臺(tái)依賴 存放CPU相關(guān)的目錄文件
例如：mpc8xx、ppc4xx、
arm720t、arm920t、 xscale、i386等目錄
lib_ppc 平臺(tái)依賴 存放對(duì)PowerPC體系結(jié)構(gòu)通用的文件，
主要用于實(shí)現(xiàn)PowerPC平臺(tái)通用的函數(shù)
lib_arm 平臺(tái)依賴 存放對(duì)ARM體系結(jié)構(gòu)通用的文件，
主要用于實(shí)現(xiàn)ARM平臺(tái)通用的函數(shù)
lib_i386 平臺(tái)依賴 存放對(duì)X86體系結(jié)構(gòu)通用的文件，
主要用于實(shí)現(xiàn)X86平臺(tái)通用的函數(shù)
include 通用 頭文件和開發(fā)板配置文件，
所有開發(fā)板的配置文件都在configs目錄下
common 通用 通用的多功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)
lib_generic 通用 通用庫(kù)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
net 通用 存放網(wǎng)絡(luò)的程序
fs 通用 存放文件系統(tǒng)的程序
post 通用 存放上電自檢程序
drivers 通用 通用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，主要有以太網(wǎng)接口的驅(qū)動(dòng)
disk 通用 硬盤接口程序
rtc 通用 RTC的驅(qū)動(dòng)程序
dtt 通用 數(shù)字溫度測(cè)量器或者傳感器的驅(qū)動(dòng)
examples 應(yīng)用例程 一些獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)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 文檔 開發(fā)使用文檔
u-boot的源代碼包含對(duì)幾十種處理器、數(shù)百種開發(fā)板的支持。可是對(duì)于特定的開發(fā)板，配置編譯過程只需要其中部分程序。這里具體以S3C2410 & arm920t處理器為例，具體分析S3C2410處理器和開發(fā)板所依賴的程序，以及u-boot的通用函數(shù)和工具。
編譯
以smdk_2410板為例，編譯的過程分兩部：
# make smdk2410_config
# make
頂層Makefile分析
要了解一個(gè)LINUX工程的結(jié)構(gòu)必須看懂Makefile，尤其是頂層的，沒辦法，UNIX世界就是這么無(wú)奈，什么東西都用文檔去管理、配置。首先在這方面我是個(gè)新手，時(shí)間所限只粗淺地看了一些Makefile規(guī)則。
以smdk_2410為例，順序分析Makefile大致的流程及結(jié)構(gòu)如下：
1) Makefile中定義了源碼及生成的目標(biāo)文件存放的目錄,目標(biāo)文件存放目錄BUILD＿DIR可以通過make O=dir 指定。如果沒有指定，則設(shè)定為源碼頂層目錄。一般編譯的時(shí)候不指定輸出目錄，則BUILD＿DIR為空。其它目錄變量定義如下：
#OBJTREE和LNDIR為存放生成文件的目錄，TOPDIR與SRCTREE為源碼所在目錄
OBJTREE := $(if $(BUILD_DIR),$(BUILD_DIR),$(CURDIR))
SRCTREE := $(CURDIR)
TOPDIR := $(SRCTREE)
LNDIR := $(OBJTREE)
export TOPDIR SRCTREE OBJTREE
2）定義變量MKCONFIG：這個(gè)變量指向一個(gè)腳本，即頂層目錄的mkconfig。
MKCONFIG := $(SRCTREE)/mkconfig
export MKCONFIG
在編譯U－BOOT之前，先要執(zhí)行
# make smdk2410_config
smdk2410_config是Makefile的一個(gè)目標(biāo)，定義如下：
smdk2410_config : unconfig
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
unconfig::
@rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk
$(obj)board/*/config.tmp $(obj)board/*/*/config.tmp
顯然，執(zhí)行# make smdk2410_config時(shí)，先執(zhí)行unconfig目標(biāo)，注意不指定輸出目標(biāo)時(shí)，obj，src變量均為空，unconfig下面的命令清理上一次執(zhí)行make *_config時(shí)生成的頭文件和makefile的包含文件。主要是include/config.h 和include/config.mk文件。
然后才執(zhí)行命令
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
MKCONFIG 是頂層目錄下的mkcofig腳本文件，后面五個(gè)是傳入的參數(shù)。
對(duì)于smdk2410_config而言，mkconfig主要做三件事：
在include文件夾下建立相應(yīng)的文件（夾）軟連接，
#如果是ARM體系將執(zhí)行以下操作：
#ln -s asm-arm asm#ln -s arch-s3c24x0 asm-arm/arch
#ln -s proc-armv asm-arm/proc
生成Makefile包含文件include/config.mk，內(nèi)容很簡(jiǎn)單，定義了四個(gè)變量：
ARCH = arm
CPU = arm920t
BOARD = smdk2410
SOC = s3c24x0
生成include/config.h頭文件，只有一行：
/* Automatically generated - do not edit */
#include "config/smdk2410.h"[!--empirenews.page--]
mkconfig腳本文件的執(zhí)行至此結(jié)束，繼續(xù)分析Makefile剩下部分。
3）包含include/config.mk，其實(shí)也就相當(dāng)于在Makefile里定義了上面四個(gè)變量而已。
4) 指定交叉編譯器前綴：
ifeq ($(ARCH),arm)#這里根據(jù)ARCH變量，指定編譯器前綴。
CROSS_COMPILE = arm-linux-
endif
5)包含config.mk:
#包含頂層目錄下的config.mk，這個(gè)文件里面主要定義了交叉編譯器及選項(xiàng)和編譯規(guī)則
# load other configuration
include $(TOPDIR)/config.mk
下面分析config.mk的內(nèi)容：
?。腊w系，開發(fā)板，CPU特定的規(guī)則文件：
ifdef ARCH #指定預(yù)編譯體系結(jié)構(gòu)選項(xiàng)
sinclude $(TOPDIR)/$(ARCH)_config.mk # include architecture dependend rules
endif
ifdef CPU #定義編譯時(shí)對(duì)齊，浮點(diǎn)等選項(xiàng)
sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/config.mk # include CPU specific rules
endif
ifdef SOC #沒有這個(gè)文件
sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/$(SOC)/config.mk # include SoC specific rules
endififdef BOARD #指定特定板子的鏡像連接時(shí)的內(nèi)存基地址，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(xiàng)ARFLAGS，調(diào)試選項(xiàng)DBGFLAGS，優(yōu)化選項(xiàng)OPTFLAGS
預(yù)處理選項(xiàng)CPPFLAGS，C編譯器選項(xiàng)CFLAGS，連接選項(xiàng)LDFLAGS
LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS) #指定了起始地址TEXT_BASE
＠指定編譯規(guī)則：
$(obj)%.s: %.S
$(CPP) $(AFLAGS) -o $@ $<
$(obj)%. %.S
$(CC) $(AFLAGS) -c -o $@ $<
$(obj)%. %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<
回到頂層makefile文件：
6）U-boot需要的目標(biāo)文件。
OBJS = cpu/$(CPU)/start.o # 順序很重要，start.o必須放第一位
7）需要的庫(kù)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)根據(jù)上面的include/config.mk文件定義的ARCH、CPU、BOARD、SOC這些變量。硬件平臺(tái)依賴的目錄文件可以根據(jù)這些定義來(lái)確定。SMDK2410平臺(tái)相關(guān)目錄及對(duì)應(yīng)生成的庫(kù)文件如下。
board/smdk2410/ ：庫(kù)文件board/smdk2410/libsmdk2410.a
cpu/arm920t/ ：庫(kù)文件cpu/arm920t/libarm920t.a
cpu/arm920t/s3c24x0/ : 庫(kù)文件cpu/arm920t/s3c24x0/libs3c24x0.a
lib_arm/ : 庫(kù)文件lib_arm/libarm.a
include/asm-arm/ :下面兩個(gè)是頭文件。
include/configs/smdk2410.h
8）最終生成的各種鏡像文件：
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 $< $@[!--empirenews.page--]
#這里生成的是U-boot 的ELF文件鏡像
$(obj)u-boot: depend version $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)
UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBS) |sed -n -e ''''''''''''''''''''''''''''''''s/.*(__u_boot_cmd_.*)/-u1/p''''''''''''''''''''''''''''''''|sort|uniq`;
cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS)
--start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS)
-Map u-boot.map -o u-boot
分析一下最關(guān)鍵的u-boot ELF文件鏡像的生成：
@依賴目標(biāo)depend :生成各個(gè)子目錄的.depend文件，.depend列出每個(gè)目標(biāo)文件的依賴文件。生成方法，調(diào)用每個(gè)子目錄的make _depend。
depend dep:
for dir in $(SUBDIRS) ; do $(MAKE) -C $$dir _depend ; done@依賴目標(biāo)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)@偽目標(biāo)SUBDIRS: 執(zhí)行tools ,examples ,post,postcpu 子目錄下面的make文件。
SUBDIRS = tools
examples
post
post/cpu
.PHONY : $(SUBDIRS)$(SUBDIRS):
$(MAKE) -C $@ all@依賴目標(biāo)$(OBJS)，即cpu/start.o
$(OBJS):
$(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))@依賴目標(biāo)$(LIBS)，這個(gè)目標(biāo)太多，都是每個(gè)子目錄的庫(kù)文件*.a ，通過執(zhí)行相應(yīng)子目錄下的make來(lái)完成：
$(LIBS):
$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))@依賴目標(biāo)$(LDSCRIPT)：
LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds
LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)對(duì)于smdk2410,LDSCRIPT即連接腳本文件是board/smdk2410/u-boot.lds，定義了連接時(shí)各個(gè)目標(biāo)文件是如何組織的。內(nèi)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(zhí)行連接命令：
cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS)
--start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS)
-Map u-boot.map -o u-boot其實(shí)就是把start.o和各個(gè)子目錄makefile生成的庫(kù)文件按照LDFLAGS連接在一起，生成ELF文件u-boot 和連接時(shí)內(nèi)存分配圖文件u-boot.map。
9)對(duì)于各子目錄的makefile文件，主要是生成*.o文件然后執(zhí)行AR生成對(duì)應(yīng)的庫(kù)文件。如lib_generic文件夾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.oSRCS := $(COBJS:.o=.c)
OBJS := $(addprefix $(obj),$(COBJS))$(LIB): $(obj).depend $(OBJS) #項(xiàng)層Makefile執(zhí)行make libgeneric.a
$(AR) $(ARFLAGS) $@ $(OBJS)
整個(gè)makefile剩下的內(nèi)容全部是各種不同的開發(fā)板的*_config:目標(biāo)的定義了。
概括起來(lái)，工程的編譯流程也就是通過執(zhí)行執(zhí)行一個(gè)make *_config傳入ARCH，CPU，BOARD，SOC參數(shù)，mkconfig根據(jù)參數(shù)將include頭文件夾相應(yīng)的頭文件夾連接好，生成config.h。然后執(zhí)行make分別調(diào)用各子目錄的makefile 生成所有的obj文件和obj庫(kù)文件*.a. 最后連接所有目標(biāo)文件，生成鏡像。不同格式的鏡像都是調(diào)用相應(yīng)工具由elf鏡像直接或者間接生成的。
剩下的工作就是分析U-Boot源代碼了。
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