makefile使用.lds链接脚本以及 常用命令 解析

1.分析一个简单的.lds链接脚本

  例1，假如现在有head.c init.c nand.c main.c这4个文件:

1.1 首先创建链接脚本nand.lds：

1 SECTIONS { 
2   firtst      0x00000000 : { head.o init.o nand.o}
3   second     0x30000000 : AT(4096) { main.o }
4 } 

SECTIONS { … } 用来描述输出文件的内存布局。

  这个脚本里规定了两个段，firtst和cecond 0x00000000 0x30000000
  表示链接地址或运行地址，指程序在SRAM、SDRAM实际运行的地址,也就是使PC等于这个地址。
  这里指head.o init.o nand.o的加载地址为0，运行地址在0x00000000,main.o运行地址在0x30000000

AT(4096)
  表示加载地址或存储地址，指程序编译后存放的地址，一般存在ROM、FLASH中，也就是运行这个指令时，会先将4096地址~(4096+2048)地址处的内容复制到0x30000000处运行(因为已经初始化了SDRAM以及Nand Flash)。
  这里指main.o的加载地址为Nand Flash里的地址4096，运行地址在SDRAM里的地址　　0x30000000。

1.2 制作Makefile

objs := head.o init.o nand.o main.o

nand.bin : $(objs)　　
    arm-linux-ld -Tnand.lds    -o nand_elf $^
    arm-linux-objcopy -O binary -S nand_elf $@
    arm-linux-objdump -D -m arm  nand_elf > nand.dis

%.o:%.c
    arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<

%.o:%.S
    arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<

clean:
    rm -f  nand.dis nand.bin nand_elf *.o

  其中 objs 是代表的一个变量，表示obj文件，也可以是objects, OBJECTS, objs, OBJS, obj, 或是 OBJ，后面就可以使用$(objs)来使用这个变量了。

$@  目标文件

$^  所有的依赖文件

$<   第一个依赖文件

  例如：
arm-linux-ld -Tnand.lds -o nand_elf $^
<<—— 等价于 ——>>
arm-linux-ld -o nand_elf head.o init.o nand.o main.o

%.o:%.c  表示所有的.o文件,依赖于对应的.c文件

%.o:%.S  表示所有的.o文件,依赖于对应的.S文件
  当有多个.o文件时，这时候.lds链接脚本 又该如何安排它们在可执行文件中的顺序?

  这里就需要将多个目标文件的.text、.data和.bss等段链接在一起而链接脚本文件是告诉链接器从什么地址开始放置这些段

.text: 代码段，存放程序执行代码的一块内存
.data: 读/写数据段，存放已初始的全局变量或静态变量的一块内存
.rodata: 只读数据段，存放只读数据段，比如全局const变量和#define定义的变量
.bss: 存放未初始化的全局变量或静态变量，这里的变量存放只是用来预留位置，并不占用空间

常用命令:

ENTRY（SYMBOL）；将SYMBOL的值设置成入口地址。一般设置为_start。

OUTPUT（FILENAME）； 定义输出文件的名字。可以用它来指定默认的输出文件名称。当然我们一般都用手动-o进行指定，如果我们没有进行手动指定的话，输出文件名称就以这个FILENAME为输出文件名。

STARTUP（filename）;指定filename为第一个输入文件。

OUTPUT_FORMAT(default, big, little);定义3种输出文件的格式。若有命令行选项－EB（大端），则使用第二个输出格式，有命令行指定－EL（小端），则使用第三个格式。否则使用默认的default输出格式。

OUT_ARCH(arch);设置输出文件的体系架构。

SECTIONS ：最重要的，最基本的，也是最主要的命令，它告诉链接器如何把输入文件的各个section输出到目标文件中的各个section中去。

2. 例2:分析 board/100ask24x0/u-boot.lds链接脚本

OUTPUT_ARCH(arm)                                //设置输出文件的体系架构。
ENTRY(_start)                                   //将_start这个全局符号设置成入口地址。
SECTIONS                                        //输出文件内容布局
{
    . = 0x00000000;                            //指定地址0x00000000
 
    . = ALIGN(4);                             //代码以4字节对齐
    .text      :                                //指定.text section段(位于0x00000000)   
    {
      cpu/arm920t/start.o   (.text)          //添加第一个目标文件: cpu/arm920t/start.o里面的.text代码段
          board/100ask24x0/boot_init.o (.text)   //添加第二个目标文件: board/100ask24x0/boot_init.o里面的.text代码段
      *(.text)                               // *(.text) 表示添加剩下的全部文件的.text代码段
    }
 
    . = ALIGN(4);
    .rodata : { *(.rodata) }        //指定.rodata section段(位于0x00000000+.text section),将所有的.rodata只读数据段合并成一个.rodata只读数据段 
 
    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data) }            //指定读写数据段,     *(data):添加所有文件的数据段
 
    . = ALIGN(4);
    .got : { *(.got) }              //指定got段，got段是uboot自定义的一个段
 
    . = .;
    __u_boot_cmd_start = .;            //把__u_boot_cmd_start赋值为当前位置, 即起始位置
    .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }   // u_boot_cmd段，所有的u-boot命令相关的定义都放在这个位置
    __u_boot_cmd_end = .;              //  u_boot_cmd段结束位置
 
    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;                   //把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置
    .bss : { *(.bss) }                 //指定bss段，这里NOLOAD的意思是这段不需装载，仅在执行域中才会有这段
    _end = .;                          //把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置
}

3.编译linux驱动通用的makefile

  对于一个普通的linux设备驱动模块，以下是一个经典的makefile代码，使用下面这个makefile可以完成大部分驱动的编译，使用时只需要修改一下要编译生成的驱动名称即可。只需修改obj-m的值。

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=hello.o
else
#generate the path
CURRENT_PATH:=$(shell pwd)
#the absolute path
LINUX_KERNEL_PATH:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
#complie object
default:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean
endif

3.1makefile分析：

  当我们在模块的源代码目录下运行make时，make是怎么执行的呢？假设模块的源代码目录是/home/study/prog/mod/hello/下。
先说明以下makefile中一些变量意义：
（1）KERNELRELEASE在linux内核源代码中的顶层makefile中有定义
（2）shell pwd会取得当前工作路径
（3）shell uname -r会取得当前内核的版本号
（4）LINUX_KERNEL_PATH变量便是当前内核的源代码目录。
  关于linux源码的目录有两个，分别为
"/lib/modules/$(shell uname -r)/build"
和"/usr/src/linux-header-$(shell uname -r)/"，
但如果编译过内核就会知道，usr目录下那个源代码一般是我们自己下载后解压的，而lib目录下的则是在编译时自动copy过去的，两者的文件结构完全一样，因此有时也将内核源码目录设置成/usr/src/linux-header-$(shell uname -r)/。关于内核源码目录可以根据自己的存放位置进行修改。
（5）make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules
这就是编译模块了：首先改变目录到-C选项指定的位置（即内核源代码目录），其中保存有内核的顶层makefile；M=选项让该makefile在构造modules目标之前返回到模块源代码目录；然后，modueles目标指向obj-m变量中设定的模块；
在上面的例子中，我们将该变量设置成了hello.o。

3.2 按照顺序分析以下make的执行步骤：

  在模块的源代码目录下执行make，此时，宏“KERNELRELEASE”没有定义，因此进入else。由于make 后面没有目标，所以make会在Makefile中的第一个不是以.开头的目标作为默认的目标执行。
  于是default成为make的目标。make会执行 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules ,假设当前内核版本是2.6.13-study,
所以$(shell uname -r)的结果是 2.6.13-study ，这里实际运行的是

make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules

-C 表示到存放内核的目录执行其makefile，在执行过程中会定义KERNELRELEASE，然后M=$(CURDIR)表示返回到当前目录，再次执行makefile，modules表示编译成模块的意思。
  而此时KERNELRELEASE已定义，则会执行obj-m += hello.o，表示会将hello_world.o目标编译成.ko模块。

  若有多个源文件，则采用如下方法：

obj-m := hello.o
hello-objs := file1.o file2.o file3.o

  关于make modules的更详细的过程可以在内核源码目录下的scripts/Makefile.modpost文件的注释 中找到。如果把hello模块移动到内核源代码中。例如放到/usr/src/linux/driver/中， KERNELRELEASE就有定义了。
在/usr/src/linux/Makefile中有
KERNELRELEASE=$(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)$(LOCALVERSION)。
  这时候，hello模块也不再是单独用make编译，而是在内核中用make modules进行编译，此时驱动模块便和内核编译在一起。