2018年04月15日 | TQ2440之uboot---1.u-boot Makefile分析

当我们编译u-boot的时候，大家键入make smdk2410_config,make 的时候都作了那些动作呢，这里我先大概介绍一下Makefile的内容，然后在大概理解一下命令执行的流程。如果有错的地方，希望大家指正，谢谢。

1.u-boot顶层目录的Makefile分析:

31 HOSTARCH := $(shell uname -m | \

32 sed -e s/i.86/i386/ \

33 -e s/sun4u/sparc64/ \

34 -e s/arm.*/arm/ \

35 -e s/sa110/arm/ \

36 -e s/powerpc/ppc/ \

37 -e s/macppc/ppc/)

首先执行uname -m查看机器硬件名，得到i686,然后sed将i686替换成i386,最后HOSTARCH=i386

39 HOSTOS := $(shell uname -s | tr '[:upper:]' '[:lower:]' | \

40 sed -e 's/\(cygwin\).*/cygwin/')

首先执行uname -s 查看开发平台的内核,结果为Linux,然后tr将大写符串转化为小写字符 linux ,最后的结果是HOSTOS=linux

export HOSTARCH HOSTOS

export 是Makefile的语法关键词,将这些变量传递给下一层的Makefile.总控Makefile的变量可以传递到下级的Makefile中（如果你显示的声明），但是不会覆盖下层的Makefile中所定义的变量，除非指定了“-e”参数。 

如果你要传递变量到下级Makefile中，那么你可以使用这样的声明： 
     export ; 

如果你不想让某些变量传递到下级Makefile中，那么你可以这样声明： 
     unexport ;

69 ifdef O

70 ifeq ("$(origin O)", "command line")

71 BUILD_DIR := $(O)

72 endif

73 endif

上面意思是：如果在make 命令中有O选项内把 BUILD_DIR 设为 O的指定的值

这里主要说明origin的语法：

origin函数不像其它的函数，他并不操作变量的值，他只是告诉你你的这个变量是哪里来的？其语法是：$(origin ;) 
注意，;是变量的名字，不应该是引用。所以你最好不要在;中使用“$”字符。Origin函数会以其返回值来告诉你这个变量的“出生情况”，下面，是origin函数的返回值:

“undefined” : 如果;从来没有定义过，origin函数返回这个值“undefined”。
“default” :   如果;是一个默认的定义
“environment”  :   如果;是一个环境变量，并且当Makefile被执行时，“-e”参数没有被打开。
“file” :      如果;这个变量被定义在Makefile中。 
“command line”  :   如果;这个变量是被命令行定义的。
“override”  :    如果;是被override指示符重新定义的。
“automatic”  :     如果;是一个命令运行中的自动化变量。

75 ifneq ($(BUILD_DIR),)

76 saved-output := $(BUILD_DIR)

ifneq 如果 BUILD_DIR 不为空，则把saved-output 设为BUILD_DIR

79 $(shell [ -d ${BUILD_DIR} ] || mkdir -p ${BUILD_DIR})

-d 检查BUILD_DIR文件夹是否存在，不存在则创建

82 BUILD_DIR := $(shell cd $(BUILD_DIR) && /bin/pwd)

83 $(if $(BUILD_DIR),,$(error output directory "$(saved-output)" does not exist))

84 endif # ifneq ($(BUILD_DIR),)

确认 BUILD_DIR是否己经创建.假设BUILD_DIR不存在，cd $(BUILD_DIR) 为假不执行后面 /bin/pwd， $(shell cd $(BUILD_DIR) && /bin/pwd) 返回值为空， 下面的if为假则会打印 outpud directory … does not exist， 同时make退出。

这里主要说明if的语法：

$(if ,,)

如果为真(非空字符串) ,那个会是整 个函数的返回值,如果为假(空字符串) ,那么会是整个函数的返 回值,此时如果没有被定义,那么,整个函数返回空字串。

86 OBJTREE := $(if $(BUILD_DIR),$(BUILD_DIR),$(CURDIR))

87 SRCTREE := $(CURDIR)

88 TOPDIR := $(SRCTREE)

89 LNDIR := $(OBJTREE)

90 export TOPDIR SRCTREE OBJTREE

91

92 MKCONFIG := $(SRCTREE)/mkconfig

93 export MKCONFIG

CURDIR 是makefile中的一个关键字，指明当前路径。

最后 TOPDIR SRCTREE OBJTREE这三个变量一样，都是u-boot源码目录的根目录路径。然后设置MKCONFIG脚本的路径。
95 ifneq ($(OBJTREE),$(SRCTREE))

96 REMOTE_BUILD := 1

97 export REMOTE_BUILD

98 endif

如果当前路径和生成OBJ目录路径不一样，则会设置REMOTE_BUILD 为 1

103 ifneq ($(OBJTREE),$(SRCTREE))

104 obj := $(OBJTREE)/

105 src := $(SRCTREE)/

106 else

107 obj :=

108 src :=

109 endif

110 export obj src

如果当前路径和生成OBJ目录路径不一样，则设置 src 与 obj变量的值，代表了最终src 与 obj 的路径

114 ifeq ($(OBJTREE)/include/config.mk,$(wildcard $(OBJTREE)/include/config.mk))

//通过wildcard文件名函数判断是否有include/config.mk文件,也就是执行make smdk2410_config以后产生的文件.

$(wildcard pattern)
参数pattern是一个文件名格式，包含有通配符。函数wildcard的结果是一列和格式匹配且真实存在的文件的名称，文件名之间用一个空格隔开。
比如当前目录下有文件1.c,2.c,1.h,2.h 则
c_src := $(wildcard *.c)
结果为：1.c 2.c

# load ARCH, BOARD, and CPU configuration
include $(obj)include/config.mk //包含这个文件.这里obj为空

export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC //将include/config.mk里的变量申明给其他的Makefile使用.

# load other configuration
include $(TOPDIR)/config.mk //然后包含根目录的config.mk文件.

这些config.mk将在以后介绍

ifndef CROSS_COMPILE   //确实没有定义CROSS_COMPILE变量
ifeq ($(HOSTARCH),ppc) //HOSTARCH为i386,CROSS_COMPILE所以不为空
CROSS_COMPILE =
else
ifeq ($(ARCH),ppc)
CROSS_COMPILE = powerpc-linux-
endif
ifeq ($(ARCH),arm)
CROSS_COMPILE = arm-linux-
endif
......

首先没有定义CROSS_COMPILE,然后我们的HOSTARCH=i386,然后在判断ARCH,由于在前面已经指定ARCH=arm.所以CROSS_COMPILE=arm-linux-.通过这个可以选择不同平台下的交叉编译器.

include $(TOPDIR)/config.mk //包含根目录下的config.mk文件，这个文件以后会分析到。

OBJS = cpu/$(CPU)/start.o
ifeq ($(CPU),i386)
OBJS = cpu/$(CPU)/start16.o
OBJS = cpu/$(CPU)/reset.o
endif ........

OBJS := $(addprefix $(obj),$(OBJS)) //将OBJS赋值给OBJ
$(addprefix src/,foo bar)
结果：src/foo src/bar

由于start.S是我们启动代码,所以首先编译.OBJ=cpu/arm920t/start.o

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
........

.PHONY : $(LIBS)

添加相应的静态库.

__OBJS := $(subst $(obj),,$(OBJS)
__LIBS := $(subst $(obj),,$(LIBS)) $(subst $(obj),,$(LIBBOARD))

(1) $(subst from,to,text).
在文本“text”中使用to替换每一处的from。
比如：
$(subst ee,EE,feet on the street)
结果为：fEET on the strEET

ALL = $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND) $(U_BOOT_ONENAND) //这个是最后要生成的文件。$(U_BOOT_NAND) $(U_BOOT_ONENAND) 要添加相应的宏定义即可。

$(obj)u-boot.hex:   $(obj)u-boot
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O ihex $< $@ 将u-boot ELF格式文件生成16进制格式的文件
$(obj)u-boot.srec: $(obj)u-boot
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@ 将u-bootELF格式文件生成另一种S-Record格式的文件

unconfig:
    @rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk \
       $(obj)board/*/config.tmp $(obj)board/*/*/config.tmp \ $(obj)include/autoconf.mk $(obj)include/autoconf.mk.dep
//删除以前的配置文件
以上是一些Makefile的大概信息，这里就说到这里。感兴趣的可以再深入了解。

//当我们执行make smdk2410_config的时候，要作的事情如下：
Makefile文件里面可以看出支持好多种体系结构，并有相应开发板的配置信息。这里主要研究的是ARM，开发板是smdk2410.
当我们执行：make smdk2410_config的时候，首先执行：
smdk2410_config :   unconfig
    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
首先执行unconfig这个标签，主要是删除以前的配置信息。
然后执行$(MKCONFIG),也就是mkconfig脚本，并传递6个参数。
$(@:_config=)他的作用就是将smdk2410_config中的_config设置为空，结果为smdk2410.
这个命令也就是：./mkconfig smdk2410 arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0.
$0 $1 $2 $3 $4 $5 $6 
接下来看看mkconfig的源代码：
1.确定开发板的名称
11 APPEND=no # Default: Create new config file

12 BOARD_NAME="" # Name to print in make output

13

14 while [ $# -gt 0 ] ; do

15 case "$1" in

16 --) shift ; break ;;

17 -a) shift ; APPEND=yes ;;

18 -n) shift ; BOARD_NAME="${1%%_config}" ; shift ;;

19 *) break ;;

20 esac

21 done 
由于参数里没有-- -a -n等参数，所以这个while没有执行。然后APPEND BOARD_NAME没有改变。
23 [ "${BOARD_NAME}" ] || BOARD_NAME="$1" 
这个时候BOARD_NAME的值就等于"smdk2410".

25 [ $# -lt 4 ] && exit 1 //参数的个数小于4退出

26 [ $# -gt 6 ] && exit 1 //参数的个数大于6退出

2.创建开发板相关的头文件的连接
//判断源代码目录和目标文件目录是否一样，由于直接我们都是在源代码目录编译，所以将执行else分之的代码。
33 if [ "$SRCTREE" != "$OBJTREE" ] ; then

34 mkdir -p ${OBJTREE}/include

35 mkdir -p ${OBJTREE}/include2

36 cd ${OBJTREE}/include2

37 rm -f asm

38 ln -s ${SRCTREE}/include/asm-$2 asm

39 LNPREFIX="../../include2/asm/"

40 cd ../include

41 rm -rf asm-$2

42 rm -f asm

43 mkdir asm-$2

44 ln -s asm-$2 asm

45 else

46 cd ./include

47 rm -f asm

48 ln -s asm-$2 asm

49 fi 
进入include目录，删除asm文件（这是上一次的配置时建立的连接文件），然后再次建立asm文件，并令它连接向asm-$2目录，也就是asm-arm目录。

rm -f asm-$2/arch //删除asm-$2即asm-arm目录

if [ -z "$6" -o "$6" = "NULL" ] ; then //-z表示：[ -z STRING ] “STRING” 的长度为零则为真。
                                                       
    ln -s ${LNPREFIX}arch-$3 asm-$2/arch
else
    ln -s ${LNPREFIX}arch-$6 asm-$2/arch
fi
//对于$6就是s3c24x0,不为空，也不是NULL，所以将执行else分之。LNPREFIX为空，所以连接的命令就是ln -s arch-$6 asm-$2/arch,也就是ln -s arch-s3c24x0 asm-arm/arch

if [ "$2" = "arm" ] ; then
    rm -f asm-$2/proc
    ln -s ${LNPREFIX}proc-armv asm-$2/proc
fi
重新建立asm-arm/proc文件，并让它连接向proc-armv目录。

3.创建顶层Makefile包含的文件include/config.mk
echo "ARCH   = $2" > config.mk //“>”，“>>”如果有config.mk文件，并将ARCH输入到config.mk文件里。如果没有首先创建然后将ARCH输入。
echo "CPU    = $3" >> config.mk
echo "BOARD = $4" >> config.mk

//将ARCH，CPU，BOARD变量重定向到include/config.mk文件里

[ "$5" ] && [ "$5" != "NULL" ] && echo "VENDOR = $5" >> config.mk

[ "$6" ] && [ "$6" != "NULL" ] && echo "SOC    = $6" >> config.mk
//将VENDOR，SOC变量重定向到include/config.mk文件里
这样include/config.mk文件里的内容如下：
ARCH   = arm
CPU    = arm920t
BOARD = smdk2410
SOC    = s3c24x0
#
# Create board specific header file
#
if [ "$APPEND" = "yes" ]    # Append to existing config file
then
    echo >> config.h
else
    > config.h      # Create new config file //创建include/config.h文件
fi
echo "/* Automatically generated - do not edit */" >>config.h
echo "#include " >>config.h //将#include 
exit 0
这样include/config.h里的内容如下：
/* Automatically generated - do not edit */
#include 

3.u-boot的编译和连接过程
首先在Makefile里包含了include/config.mk和根目录的config.mk两个文件。第一个主要是那6个参数。第二个config.mk文件的内容如下：
BOARDDIR = $(BOARD)
endif
ifdef   BOARD
sinclude $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/config.mk # include board specific rules
endif //包含board/smdk2410/config.mk，里面主要定义了TEXT_BASE=0x33f80000
........
LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds 
。。。。
LDFLAGS = -Bstatic -T $(LDSCRIPT) $(PLATFORM_LDFLAGS)//加入连接文件为以后使用。LDFLAGS有“-T board/smdk2410/u-boot.lds -Ttext 0x33f80000”字样。首先我们的u-boot.lds告诉我们的代码的分布状况，而 -Ttext 0x33f80000 告诉我们text段放在0x33f80000.待会会讲到u-boot.lds的内容。对于OBJS，LIBS的每个成员，都将进入相应的子目录执行make命令。当所有的OBJS，LIBS所表示的.o,.a文件生成后，就剩下最后的连接了，这对应Makefile的如下几行：
$(obj)u-boot.srec: $(obj)u-boot
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@

$(obj)u-boot.bin:   $(obj)u-boot
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@
$(obj)u-boot:       depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBBOARD) $(LIBS) $(LDSCRIPT)
        UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBBOARD) $(LIBS) | \
        sed -n -e 's/.*\($(SYM_PREFIX)__u_boot_cmd_.*\)/-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
首先使用下面的语句连接得到ELF格式的u-boot.最后转化为二进制格式的u-boot.bin,S-Record格式的u-boot.srec。LDFLAGS确定了连接的方式，其中“-T board/smdk2410/u-boot.lds -Ttext 0x33f80000”字样指定了程序的布局和地址。u-boot.lds的文件如下：
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
/*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/
/*指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端*/
OUTPUT_ARCH(arm)
/*指定输出可执行文件的平台为ARM*/
ENTRY(_start)
/*指定输出可执行文件的起始代码段为_start*/
(.globl _start _start: b       start_code//cpu/arm920t/start.S)
SECTIONS
{
/*指定可执行image文件的全局入口点，通常这个地址都放在ROM(flash)0x0位置。必须使编译器知道这个地址，通常都是修改此处来完成*/
    . = 0x00000000; /*;从0x0位置开始*/
    . = ALIGN(4);/*代码以4字节对齐*/
    .text      :
    {
      cpu/arm920t/start.o   (.text) /*代码的第一个代码部分*/
      *(.text) /*其它代码部分*/
    }
    . = ALIGN(4);
    .rodata : { *(.rodata) } /*指定只读数据段*/

    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data) }/*指定读/写数据段*/

    . = ALIGN(4);
    .got : { *(.got) } /*指定got段, got段是uboot自定义的一个段, 非标准段*/

    . = .;
                                /*把__u_boot_cmd_start赋值为当前位置, 即起始位置*/
    __u_boot_cmd_start = .;
                                /*指定u_boot_cmd段, uboot把所有的uboot命令放在该段.*/
    .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
                                /*把__u_boot_cmd_end赋值为当前位置,即结束位置*/
     __u_boot_cmd_end = .;
    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;    /*把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置*/
    .bss (NOLOAD) : { *(.bss) } /*指定bss段,告诉加载器不要加载这个段*/
    _end = .;                   /*把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置*/
｝
这样代码的都是以0x33f80000 0x0为基准开始，如果你从nandflash启动，测试前4K的代码的地址都是在0x0，那么4K的代码的实现可以通过位置无关指令b来实现。b指令的程序不依赖代码存储的位置－即不管这条代码放在什么位置，B指令都可以跳转到正确的位置。
bootloader,内核等程序刚开始运行时。他们所处的地址通常不等于运行地址