U-boot分析与移植（6）----U-boot--Makefile

主要参考韦东山的《嵌入式Linux应用开发完全手册》

 

如果要使用开发板 board/<board_name>,就先执行“make<board_name>_config”命令进行配置，然后执 行”make all“,就可以生成 如下3个文件：

U-boot.bin：二进制可执行文件，它就是可以直接烧入ROM，NORFlash的文件
u-Boot：ELF格式的可执行文件，
U-Boot.srec：Motorla S-Record格式的可执行文件

对于S3C2410的开发板，执行”make smdk2410_config“."make all"后生成的U-Boot.bin可以烧入NOR Flash中运行，启动后可以看到串口输出一些信息后进行控制界面。

1、U-boot的配置过程

在顶层Makefile中可以看到如下代码：

...........
MKCONFIG    := $(SRCTREE)/mkconfig
........
smdk2410_config    :    unconfig
    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 samsung s3c24x0

 这是在根目录下的MAKEFILE文件中的两个语句，其中的MKCONFIG就是根目录下的mkconfi文件。$(@:_config=)的结 果就是将”smdk2410_config“中的_config去掉，结果为“smdk2410”.所以“make smdk2410_config”实际上就是执行如下命令：

./mkconfig smdk2410 arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0

mkconfig的作用，在mkconfig文件开头第6行给出了它的用法

# Parameters: Target Architecture CPU Board [VENDOR] [SOC]

对于S3C2410 S3C2440，它们被称为Soc（systme on chip）,上面除CPU外，还集成了包括 RT，USB控制器，NANDFlash控制器等设备，称为片上外 设。                   下面看一下makeconfig的作用。
(1)确定开发板名称BOARD_NAME，相关代码如下：

APPEND=no    # Default: Create new config file
BOARD_NAME=""    # Name to print in make output
while [ $# -gt 0 ] ; do
    case "$1" in
    --) shift ; break ;;
    -a) shift ; APPEND=yes ;;
    -n) shift ; BOARD_NAME="${1%%_config}" ; shift ;;
    *) break ;;
    esac
done
 

对于./mkconfig smdk2410 arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0命令，其中没有 "--","-a","-n"等符号，所以上面几行不会执行。

[ "${BOARD_NAME}" ] || BOARD_NAME="$1" 

执行完上面的这句后，BOADR_NAME的值等于第1个参数，即"s3ck2410"
（2）创建到平台开发板相关折头文件的链接

if [ "$SRCTREE" != "$OBJTREE" ] ; then //判断源代码目录和目标文件目录是否是一样
    mkdir -p ${OBJTREE}/incl?
    mkdir -p ${OBJTREE}/incl?2
    cd ${OBJTREE}/incl?2
    rm -f asm
    ln -s ${SRCTREE}/incl?/asm-$2 asm
    LNPREFIX="../../incl?2/asm/"
    cd ../incl?
    rm -rf asm-$2
    rm -f asm
    mkdir asm-$2
    ln -s asm-$2 asm
else
    cd ./incl?
    rm -f asm
    ln -s asm-$2 asm
fi
 

直接在源代码目录下编译时，条件不满足，将执行else分支的代码，在else分支中，进入incl?目录，删除asm文件，然后再次建立 asm文件，并令它链接向asm-$2目录，即asm-arm。

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

if [ -z "$6" -o "$6" = "NULL" ] ; then //$6="s3c24x0"不为空，也不为NULL，执行else分支

    ln -s ${LNPREFIX}arch-$3 asm-$2/arch //LNPREFIX 为空，这个命令实际上等同于"ln - s arch-s3c24x0 asm-arm/arch"

else
    ln -s ${LNPREFIX}arch-$6 asm-$2/arch
fi

if [ "$2" = "arm" ] ; then //重新建立/asm-arm/proc文件，并让它链接向proc-armv目录 

    rm -f asm-$2/proc
    ln -s ${LNPREFIX}proc-armv asm-$2/proc
fi
 

(3)创建顶层MAKEFILE包含的文件incl?/config.mk

#
# Create incl? file for Make
#
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
 

   对于./mkconfig smdk2410 arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0命令，上面几行创建的config.mk文件的内容如下：

ARCH = arm
CPU = arm920t
BOARD = smdk2410
SOC　=s3c24x0
 

(4)创建开发板相关的头文件incl?/config.h

#
# Create board specific header file
#
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 "#incl? <configs/$1.h>" >>config.h
echo "#incl? <asm/config.h>" >>config.h

exit 0
 

APPEND维持原值"NO"，所以config.h被重新建立，也就是执行echo "#incl? <configs/$1.h>" >>config.h
#incl? <configs/smdk2410.h>
总之，当你执行make smdk2410_config ，实际的作用就是执行./mkconfig smdk2410 arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0，它将产生如下的

几种作用
(1) 开发板的名称 BOARD_NAME等于 $1
(2)创建到平台，开发板相关的头文件的链接，如下所示
ln -s asm-$2 asm
ln -s arch-$6 asm-S2/arch
ln - s proc-armv asmn-$2/proc 如果$2不是arm的话，此行没有
(3)创建顶层Makefile包含的incld /config.mk，如下所示
ARCH = $2
CPU = $3
BOARD = $4
VENDOR = $ $5  为空，或者NULL的话，些行没有
SOC = $6
(4) 创建开发板相关的头文件incl?/config.h，如下 所示
#incl? <config.h/$1.h>
   从上面执行完命令后的结果，可以看出来，如果要在board目录下新建一个开发板<board_name>的目录，则在 incl?/configs 目录下也要建立一个文件<board_name>.h,里面存放的就是开发板<board_name>的配置信息。
3.U-Boot的编译，连接过程

# load ARCH, BOARD, and CPU configuration
incl? $(obj)incl?/config.mk
export    ARCH CPU BOARD VENDOR SOC

# set default to nothing for native builds
ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))
CROSS_COMPILE ?=
endif

# load other configuration
incl? $(TOPDIR)/config.mk
 

这是根目录下的Makefile中与ARM相关的代码。
第 一行中包含的config.mk文件，就是在第一开始配置过程中制作出来的incl?/conifg.mk文件，我们在一开始配置U-boot时执行 过mkconfig。mini2440 时生成的文件，其中定义了ARCH，CPU，BOARD，SOC等。4个变量的值为arm,arm920t,smdk2410,s3c24x0.我们在执 行mkconfig。mini2440时，其实执行的是如下的命令：

./mkconfig smdk2410 arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0

最后一句话incl? $(TOPDIR)/config.mk 包含顶层目录的config.mk文件。它根据上面4个变量的值确定了编译器。编译选项等。在顶层的config.mk中可以看到：

fdef    VENDOR
BOARDDIR = $(VENDOR)/$(BOARD)
else
BOARDDIR = $(BOARD)
endif
ifdef    BOARD
sincl? $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/config.mk    # incl? board specific rules
endif

LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds

LDFLAGS += -Bstatic -T $(obj)u-boot.lds $(PLATFORM_LDFLAGS)
ifneq ($(TEXT_BASE),)
LDFLAGS += -Ttext $(TEXT_BASE)
endif
 

   在u-boot-2009.08\board\samsung\smdk2410\config.mk中定义了“TEXT_BASE = 0x33F80000”.所以最终结果是：BOARDDIR为smdk2410；LDFLAGS中有“-T \cpu\arm920t\u-boot.lds -Ttext 0x33f80000”.其中的-Ttext $(TEXT_BASE),这句指明了代码段的起始地址。为什么是0x33F8 0000呢?这是将NAND中 oot拷贝到RAM中的起始地址,所以在代码拷贝到RAM之前不能使用绝对地址来寻址数据,只能用相对地址，在以下将用 虚拟地址来指 oot在RAM中的地址,也就是0x33F80000
继续分析MAKEFIle文件：

OBJS = cpu/$(CPU)/start.o
LIBS = lib_generic/libgeneric.a
LIBS += lib_generic/lzma/liblzma.a
LIBS += lib_generic/lzo/liblzo.a
LIBS += $(shell if [ -f board/$(VENDOR)/common/Makefile ]; then echo \
    "board/$(VENDOR)/common/lib$(VENDOR).a"; fi)
LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

从上面的第一行我们可以看到OBJS的第一个值为"cpu/$(CPU)/start.o"，即"cpu/arm920t/start.o"。下面的几行 指定了LIBS变量，也就是平台，开发板相关的各个目录，通用目录下相应的库。OBJS LIBS所代表的.o,.a文件构成了U-Boot，它们通过下面相应的源文件编译得到。

$(OBJS):    depend
        $(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))

$(LIBS):    depend $(S DIRS)
        $(MAKE) -C $(dir $(s st $(obj),,$@))
 

  对于OBJS中的每个成员，都将进入cpu/$(CPU)目录编译它们，现在的OBJS为cpu/arm920t/start.o。它由cpu /arm920t/start.S编译得到。对于LIBS中的每个成员，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文件都生成后，就剩最后的连接了，这对应MAKEFILE中的下面几行：

$(obj)u-boot.srec:    $(obj)u-boot
        $(OBJCOPY) -O srec {1}lt; $@

$(obj)u-boot.bin:    $(obj)u-boot
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary {1}lt; $@

$(obj)u-boot.ldr:    $(obj)u-boot
        $(obj)tools/envcrc --binary > $(obj)env-ldr.o
        $(LDR) -T $(CONFIG_BFIN_CPU) -c $@ {1}lt; $(LDR_FLAGS)

$(obj)u-boot.ldr.hex:    $(obj)u-boot.ldr
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O ihex {1}lt; $@ -I binary

$(obj)u-boot.ldr.srec:    $(obj)u-boot.ldr
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec {1}lt; $@ -I binary

$(obj)u-boot.img:    $(obj)u-boot.bin
        ./tools/mkimage -A $(ARCH) -T firmware -C none \
        -a $(TEXT_BASE) -e 0 \
        -n $(shell sed -n -e 's/.*U_BOOT_VERSION//p' $(VERSION_FILE) | \
            sed -e 's/"[     ]*$/ for $(BOARD) board"/') \
        -d {1}lt; $@
................

GEN_ OOT = \
        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
$(obj)u-boot:    depend $(S DIRS) $(OBJS) $(LIBBOARD) $(LIBS) $(LDSCRIPT) $(obj)u-boot.lds
        $(GEN_ OOT)
 

先使用$(obj)u-boot:规则连接得到ELF格式的U-Boot，最后转换为二进制格式u-boot.bin.S-Record格式u- Boot.srec.其中LDFLAGS确定了连接方式，也就是-T \cpu\arm920t\u-boot.lds -Ttext 0x33f80000指定了程序的布局地址，\cpu\arm920t\U-Boot.lds文件如下：

UTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
    . = 0x00000000;

    . = ALIGN(4);
    .text :
    {
        cpu/arm920t/start.o    (.text)
        *(.text)
    }

    . = ALIGN(4);
    .rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.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 (NOLOAD) : { *(.bss) . = ALIGN(4); }
    _end = .;
}
 

从cpu/arm920t/start.o (.text) 被放在程序的最前面，所以U-Boot的入口点在cpu/arm920t/start.s中，
总结一下U-Boot的编译流程：
（1）首先编译cpu/$(CPU)/start.s,对于不同的CPU,还可能编译cpu/$（CPU）下面的其他文件。
（2）然后，对于平台开发板相关的每个目录，每个通用目录都使用它们各自的MAKEFILE生成相应和库。
（3）将1，2步骤生成的.o.a文件按照$(BOARDDIR)/config.mk 文件中指定的代码段起始地址。$(obj)u-boot.lds 连接脚本进行连接。
（4）第3步得到的是ELF格式的U-Boot,后面MAKEFILE还会将它转换为二进制格式 S-Record格式。