u-boot顶层的makefile分析
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
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) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
MKCONFIG 是顶层目录下的mkcofig脚本文件，后面五个是传入的参数。
对于smdk2410_config而言，mkconfig主要做三件事：
在include文件夹下建立相应的文件（夹）软连接，
#如果是ARM体系将执行以下操作：
#ln
-
s asm
-
arm asm #ln
-
s arch
-
s3c24x0 asm
-
arm
/
arch #ln
-
s proc
-
armv asm
-
arm
/
proc
生成Makefile包含文件include/config.mk，内容很简单，定义了四个变量：
ARCH
=
arm CPU
=
arm920t BOARD
=
smdk2410 SOC
=
s3c24x0
生成include/config.h头文件，只有一行：
/*
Automatically generated - do not edit
*/
#include
"
config/smdk2410.h
"
mkconfig脚本文件的执行至此结束，继续分析Makefile剩下部分。
3）包含include/config.mk，其实也就相当于在Makefile里定义了上面四个变量而已。
4) 指定交叉编译器前缀：
ifeq ($(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。
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