NuttX 編譯系統
轉載請註明出處： http://blog.csdn.net/zhumaill/article/details/244004411 簡介
NuttX 是通過 Makefile 文件組織編譯的。Makefile 文件描述了整個 NuttX 工程的編譯、鏈接等規則，告訴 make 要編譯哪些文件、怎樣編譯以及在什麼條件下編譯。NuttX 沒有使用 Autoconf、 Automake、 CMake、 SCons 等自動化編譯工具，它的 Makefile 文件完全由手工編寫，比那些自動化編譯工具所使用的編譯文件更容易閱讀，更容易理解軟件的編譯過程。正應了那句話：試圖用一種方法使事情變得簡單，結果卻使事情變得更復雜。
2 Makefile 文件組織結構
- nuttx/Makefile: 頂層 Makefile 文件，內容很簡單，根據主機環境，條件包含 Makefile.unix 或 Makefile.win。
- nuttx/Makefile.unix：Linux 環境下的 Makefile 文件。
- nuttx/Makefile.win：Windows 環境下的 Makefile 文件。
- nuttx/Make.defs：從 nuttx/config/<板卡>/<目標配置>/Make.defs 複製而來。
- 各級子目錄下的 Makefile、 Make.defs 和 Make.dep。
3 Makefile 文件包含樹
（頂層目錄是 nuttx）
- ` |<--.config
- |
- | |<--.config
- | |<--tools/Config.mk
- |<--Makefile.unix-|
- Makefile-| | |<--.config
- | |<--Make.defs-|<--tools/Config.mk
- | |<--arch/arm/src/armv7-m/Toolchain.defs
- |
- |<--Makefile.win-（略）
各級子目錄下的 Makefile、 Make.defs 和 Make.dep 並不是通過 include 包含的，而是在執行 Makefile 文件中的 make 命令時調用的。
4 構建目標和選項
4.1 構建目標：
以下是在頂層 Makefile 文件中可用的構建目標的概述：
all
默認目標，按已選擇的輸出格式構建 NuttX 可執行文件。
clean
移除派生對象文件、靜態庫文件、可執行文件和臨時文件，但保留配置和上下文的文件和目錄。還保留 Make.dep 文件。
distclean
除了完成 “clean” 的工作之外，還包括移除所有配置和上下文的文件。本質是將目錄結構還原爲其原始的、未配置的狀態。
4.2 應用程序內務處理目標
APPDIR 變量引用用戶應用程序目錄。如 NuttX 包含的 app/ 目錄，然而，這不被看作是 NuttX 的一部分，可以被一個不同的應用程序目錄替代。在大多數情況下，應用程序目錄在 Makefile 腳本中被看作像任何其它構建目錄。但是，爲方便起見，包含了以下目標，以支持從 NuttX 構建目錄處理用戶應用程序目錄中的內務處理功能。
apps_clean
僅對用戶應用程序目錄執行 clean 操作。
apps_distclean
僅對用戶應用程序目錄執行 distclean 操作。 apps/.config 文件被保留，所以這不是一個完全的 distclean，但多於配置復位。
export
export 目標將打包 NuttX 庫和頭文件到可輸出包。注意事項：(1) 需要對 KERNEL 構建做一些擴展。 (2) tools/mkexport.sh 中的邏輯只支持 GCC，例如，顯式地假定靜態庫生成器爲“ar”。
download
這是一個助手目標，它將重建 NuttX 並將其下載到目標系統，只需一步。此目標的操作完全依賴於用戶 Make.defs 文件中的 DOWNLOAD 命令的實現。如果未定義 DOWNLOAD 命令，它將產生一個錯誤。
4.3 內部目標
以下目標是由 make 邏輯內部使用的，但如果有必要，可以在某些條件下從命令行調用。
depend
創建構建依賴關係，生成 Make.dep 文件和 .depend 文件。（注意：當前在使用 Windows 本地工具鏈的 Cygwin 下不支持構建依賴關係）
context
在每次目標構建時調用 context 目標以確保正確配置了 NuttX。基本配置步驟包括在 include/nuttx 目錄中創建 config.h 和 version.h 頭文件，建立鏈接到配置目錄的符號鏈接。
clean_context
這是 distclean 目標的一部分。它移除由 context 目標創建的所有頭文件和符號鏈接。
4.4 構建選項
當然，任何 make 變量的值都可以從命令行覆蓋。然而，有一個特殊的變量賦值選項可能對你非常有用：
V=1
這是生成詳細級別標誌。如果你在命令行上指定 V=1，你將在構建時看到所使用的確切命令。當添加新的板卡或追蹤編譯時錯誤和警告時可能非常有用。
5 all 目標依賴樹
- ` |<--pass1dep-|<----------------------------------------╮
- |<--pass1deps-| |<--tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT) |
- | | | |
- | ╭--╯ |<--$(USERLIBS)（平面構建時爲空) |
- | | |
- | | |<--pass2dep-|<---------------------------------------|
- |<---pass2deps-| |<--tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT) |
- | | | | |
- | | | |<--$(NUTTXLIBS)（與配置有關）<--╮ |
- | | | | |
- | | | ╭-----------------------------------╯ |
- | | | | |
- | | | |<--lib/libsched$(LIBEXT)<--sched/libsched$(LIBEXT)<--------|
- | | | |<--lib/libc$(LIBEXT)<--libc/libc$(LIBEXT)<-----------------|
- | | | |<--lib/libmm$(LIBEXT)<--mm/libmm$(LIBEXT)<-----------------|
- all<--$(BIN)-| | | |<--lib/libarch$(LIBEXT)<--$(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT)<----|
- | | | |<--lib/libcxx$(LIBEXT)<--libxx/libcxx$(LIBEXT)<------------|
- | | | |<--lib/libapps$(LIBEXT)<--$(APPDIR)/libapps$(LIBEXT)<------|
- | | | |<--lib/libnet$(LIBEXT)<--net/libnet$(LIBEXT)<--------------|
- | | | |<--lib/libfs$(LIBEXT)<--fs/libfs$(LIBEXT)<-----------------|
- | | | |<--lib/libdrivers$(LIBEXT)<--drivers/libdrivers$(LIBEXT)<--|
- | | | |<--lib/libbinfmt$(LIBEXT)<--binfmt/libbinfmt$(LIBEXT)<-----|
- | | | |
- | | ╰---------╮ |
- | | | |
- | ╰--------╮ | |
- | | | |
- |<--pass1<--╯ | |
- | | |
- |<--pass2<------╯ |
- |
- ╭---------------------------------------------------------------------------╯
- |
- | |<--check_context
- | |
- | |<--include/nuttx/config.h-|<--$(TOPDIR)/.config
- | | |<--tools/mkconfig$(HOSTEXEEXT)
- | |
- | |<--include/nuttx/version.h-|<--$(TOPDIR)/.version
- | | |<--tools/mkversion$(HOSTEXEEXT)
- | |
- |<--context-|<--include/math.h<--include/nuttx/math.h
- |<--include/float.h<--include/nuttx/float.h
- |<--include/stdarg.h<--include/nuttx/stdarg.h
- |
- | |<--include/arch<-Make.defs
- | |
- | |<--include/arch/board-|<--include/arch<--Make.defs
- | | |<--Make.defs
- | |
- |<--dirlinks-|<--include/arch/chip-|<--include/arch<--Make.defs
- | |<--Make.defs
- |
- |<--$(ARCH_SRC)/board<--Make.defs
- |<--$(ARCH_SRC)/chip<--Make.defs
- |<--include/apps<--Make.defs
6 all 目標編譯過程
6.1 context 目標
因爲 all 目標是默認目標，所以執行無參數的 make 命令即爲編譯 all 目標，首先會嘗試編譯 context 目標，其中,根據 .config 文件生成 config.h，有許多 C 文件包含了 config.h，以獲得用戶配置。注意其中的2個目錄軟鏈接，下文會用到：
$(ARCH_SRC)/board：
將 nuttx/configs/shenzhou/src 目錄鏈接到 nuttx/arch/arm/src/board 目錄。
$(ARCH_SRC)/chip：
將 nuttx/arch/arm/src/stm32 目錄鏈接到 nuttx/arch/arm/src/chip 目錄。
但是因爲在安裝 buildroot 時已經執行過一次 make context，而且執行 make clean 也不會刪除 context 目標所生成的文件，所以這一步沒做任何事。
6.2 pass1dep 目標
- pass1dep: context tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT)
- $(Q) for dir in $(USERDEPDIRS) ; do \
- $(MAKE) -C $$dir TOPDIR="$(TOPDIR)" depend ; \
- done
6.3 $(USERLIBS) 目標
平面構建時 $(USERLIBS) 爲空，它也沒做任何事。這樣整個 pass1deps 目標就完成了。
6.4 pass2dep 目標
- pass2dep: context tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT)
- $(Q) for dir in $(KERNDEPDIRS) ; do \
- $(MAKE) -C $$dir TOPDIR="$(TOPDIR)" EXTRADEFINES=$(KDEFINE) depend; \
- done
nuttx 目錄下生成 Make.dep 和 .depend 文件的子目錄有：
- nuttx/arch/arm/src
- nuttx/binfmt
- nuttx/configs/shenzhou/src
- nuttx/drivers
- nuttx/fs
- nuttx/libc
- nuttx/libxx
- nuttx/mm
- nuttx/net
- nuttx/sched
6.5 $(NUTTXLIBS) 目標
接下來就編譯 pass2deps 目標中的 $(NUTTXLIBS)，這是一個多目標，根據配置的不同，具體的目標也不同。它的工作是生成多個靜態庫文件。這裏生成了10個靜態庫文件：
- nuttx/lib/libapps.a
- nuttx/lib/libarch.a
- nuttx/lib/libbinfmt.a
- nuttx/lib/libc.a
- nuttx/lib/libcxx.a
- nuttx/lib/libdrivers.a
- nuttx/lib/libfs.a
- nuttx/lib/libmm.a
- nuttx/lib/libnet.a
- nuttx/lib/libsched.a
- $(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT): context
- $(Q) $(MAKE) -C $(ARCH_SRC) TOPDIR="$(TOPDIR)" libarch$(LIBEXT)
- $(BIN) $(KBIN): $(OBJS)
- $(call ARCHIVE, $@, $(OBJS))
AOBJS = $(ASRCS:.S=$(OBJEXT))
ASRCS = $(CHIP_ASRCS) $(CMN_ASRCS)
COBJS = $(CSRCS:.c=$(OBJEXT))
CSRCS = $(CHIP_CSRCS) $(CMN_CSRCS)
nuttx/arch/arm/src/Makefile 包含了 nuttx/arch/arm/src/chip/Make.defs，4個變量 CHIP_ASRCS、 CMN_ASRCS、 CHIP_CSRCS、 CMN_CSRCS 都是在 nuttx/arch/arm/src/chip/Make.defs 中定義的，多次賦值後的變量值如下：
CHIP_ASRCS = （空）
CMN_ASRCS = up_saveusercontext.S up_fullcontextrestore.S up_switchcontext.S vfork.S
CHIP_CSRCS = stm32_allocateheap.c stm32_start.c stm32_rcc.c stm32_lse.c stm32_lsi.c stm32_gpio.c stm32_exti_gpio.c stm32_flash.c stm32_irq.c stm32_timerisr.c stm32_dma.c stm32_lowputc.c stm32_serial.c stm32_spi.c stm32_sdio.c stm32_tim.c stm32_waste.c stm32_ccm.c stm32_i2c.c stm32_idle.c stm32_pmstop.c stm32_pmstandby.c stm32_pmsleep.c stm32_pminitialize.c stm32_eth.c stm32_pwr.c stm32_rtc.c
CMN_CSRCS = up_assert.c up_blocktask.c up_copyfullstate.c up_createstack.c up_mdelay.c up_udelay.c up_exit.c up_initialize.c up_initialstate.c up_interruptcontext.c up_memfault.c up_modifyreg8.c up_modifyreg16.c up_modifyreg32.c up_releasepending.c up_releasestack.c up_reprioritizertr.c up_schedulesigaction.c up_sigdeliver.c up_systemreset.c up_unblocktask.c up_usestack.c up_doirq.c up_hardfault.c up_svcall.c up_vfork.c
從這裏可以查到哪些源文件被編譯，哪些源文件沒有被編譯。
命令 $(call ARCHIVE, $@, $(OBJS)) 打包靜態庫 libarch.a。
現在回到nuttx/Makefile.unix：
- lib/libarch$(LIBEXT): $(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT)
- $(Q) install $(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT) lib/libarch$(LIBEXT)
6.6 pass1 目標
- pass1: pass1deps
- ifeq ($(CONFIG_BUILD_2PASS),y)
- $(Q) if [ -z "$(CONFIG_PASS1_BUILDIR)" ]; then \
- echo "ERROR: CONFIG_PASS1_BUILDIR not defined"; \
- exit 1; \
- fi
- $(Q) if [ ! -d "$(CONFIG_PASS1_BUILDIR)" ]; then \
- echo "ERROR: CONFIG_PASS1_BUILDIR does not exist"; \
- exit 1; \
- fi
- $(Q) if [ ! -f "$(CONFIG_PASS1_BUILDIR)/Makefile" ]; then \
- echo "ERROR: No Makefile in CONFIG_PASS1_BUILDIR"; \
- exit 1; \
- fi
- $(Q) $(MAKE) -C $(CONFIG_PASS1_BUILDIR) TOPDIR="$(TOPDIR)" LINKLIBS="$(LINKLIBS)" USERLIBS="$(USERLIBS)" "$(CONFIG_PASS1_TARGET)"
- endif
6.7 pass2 目標
最後編譯pass2
- pass2: pass2deps
- $(Q) $(MAKE) -C $(ARCH_SRC) TOPDIR="$(TOPDIR)" EXTRA_OBJS="$(EXTRA_OBJS)" LINKLIBS="$(LINKLIBS)" EXTRADEFINES=$(KDEFINE) $(BIN)
- $(Q) if [ -w /tftpboot ] ; then \
- cp -f $(BIN) /tftpboot/$(BIN).${CONFIG_ARCH}; \
- fi
- ifeq ($(CONFIG_RRLOAD_BINARY),y)
- @echo "MK: $(BIN).rr"
- $(Q) $(TOPDIR)/tools/mkimage.sh --Prefix $(CROSSDEV) $(BIN) $(BIN).rr
- $(Q) if [ -w /tftpboot ] ; then \
- cp -f $(BIN).rr /tftpboot/$(BIN).rr.$(CONFIG_ARCH); \
- fi
- endif
- ifeq ($(CONFIG_INTELHEX_BINARY),y)
- @echo "CP: $(BIN).hex"
- $(Q) $(OBJCOPY) $(OBJCOPYARGS) -O ihex $(BIN) $(BIN).hex
- endif
- ifeq ($(CONFIG_MOTOROLA_SREC),y)
- @echo "CP: $(BIN).srec"
- $(Q) $(OBJCOPY) $(OBJCOPYARGS) -O srec $(BIN) $(BIN).srec
- endif
- ifeq ($(CONFIG_RAW_BINARY),y)
- @echo "CP: $(BIN).bin"
- $(Q) $(OBJCOPY) $(OBJCOPYARGS) -O binary $(BIN) $(BIN).bin
- endif
- @echo "DUMP: $(BIN).out"
- $(Q) $(OBJDUMP) -x $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).out
- @echo "DUMP: $(BIN).S"
- $(Q) $(OBJDUMP) -d -j .text -j .init_section -j .ARM.exidx -j .data -j .bss $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).S
- cp -f $(BIN) $(BIN).hex $(BIN).bin $(HOME)
- if !(grep -q ' @echo "DUMP: $(BIN).out"' Makefile.unix); then
- sed -i '/pass2:/,/^$/{
- /^$/i\ @echo "DUMP: $(BIN).out"
- /^$/i\ $(Q) $(OBJDUMP) -x $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).out
- /^$/i\ @echo "DUMP: $(BIN).S"
- /^$/i\ $(Q) $(OBJDUMP) -d -j .text -j .init_section -j .ARM.exidx -j .data -j .bss $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).S
- /^$/i\ cp -f $(BIN) $(BIN).hex $(BIN).bin $(HOME)
- }' Makefile.unix
- fi
7 nuttx/Make.defs 文件
nuttx/Make.defs 文件是 Makefile 片斷，從 nuttx/config/<板卡>/<目標配置>/Make.defs 複製而來。由《NuttX 安裝腳本》中的以下幾行實現：
- echo "nuttx配置"
- cd $BASEDIR/$TOPDIR/nuttx/tools
- ./configure.sh $TARGETCONFIG
- 工具： CC、 LD、 AR、 NM、 OBJCOPY、 OBJDUMP
- 工具選項： CFLAGS、 LDFLAGS
$(TOPDIR)/.config： Nuttx 配置
$(TOPDIR)/tools/Config.mk： 一般定義
nuttx/Make.defs 文件中的定義可能依賴於 .config 文件中的一些設置。例如，如果 CONFIG_DEBUG=y， CFLAGS將最有可能不同。
tools/Config.mk 文件包含額外的定義，這些定義可能在必要時被架構特定的 Make.defs 文件覆蓋：
COMPILE、 ASSEMBLE、 ARCHIVE、 CLEAN 和 MK