u-boot編譯過程完全分析

2.1 U-Boot Makefile分析

2.1.1 U-Boot編譯命令

對於mini2440開發板，編譯U-Boot需要執行如下的命令：

$ make mini2440_config

$ make all

使用上面的命令編譯U-Boot，編譯生成的所有文件都保存在源代碼目錄中。爲了保持源代碼目錄的乾淨，可以使用如下命令將編譯生成的文件輸出到一個外部目錄，而不是在源代碼目錄中，下面的2種方法都將編譯生成的文件輸出到 /tmp/build目錄：

$ export BUILD_DIR=/tmp/build

$ make mini2440_config

$ make all

或

$ make O=/tmp/build mini2440_config （注意是字母O，而不是數字0）

$ make all

爲了簡化分析過程，方便讀者理解，這裏主要針對第一種編譯方式（目標輸出到源代碼所在目錄）進行分析。

2.1.2 U-Boot配置、編譯、連接過程

U-Boot開頭有一些跟主機軟硬件環境相關的代碼，在每次執行make命令時這些代碼都被執行一次。

1. U-Boot 配置過程

（1）定義主機系統架構

HOSTARCH := $(shell uname -m | \

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

-e s/sun4u/sparc64/ \

-e s/arm.*/arm/ \

-e s/sa110/arm/ \

-e s/powerpc/ppc/ \

-e s/ppc64/ppc/ \

-e s/macppc/ppc/)

“sed –e”表示後面跟的是一串命令腳本，而表達式“s/abc/def/”表示要從標準輸入中，查找到內容爲“abc”的，然後替換成“def”。其中“abc”表達式用可以使用“.”作爲通配符。

命令“uname –m”將輸出主機CPU的體系架構類型。作者的電腦使用Intel Core2系列的CPU，因此“uname –m”輸出“i686”。 “i686”可以匹配命令“sed -e s/i.86/i386/”中的“i.86”，因此在作者的機器上執行Makefile，HOSTARCH將被設置成“i386” 。

（2）定義主機操作系統類型

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

sed -e 's/$cygwin$.*/cygwin/')

“uname –s”輸出主機內核名字，作者使用Linux發行版Ubuntu9.10，因此“uname –s”結果是“Linux”。“tr '[:upper:]' '[:lower:]'”作用是將標準輸入中的所有大寫字母轉換爲響應的小寫字母。因此執行結果是將HOSTOS 設置爲“linux”。

（3）定義執行shell腳本的shell

# Set shell to bash if possible, otherwise fall back to sh

SHELL := $(shell if [ -x "$$BASH" ]; then echo $$BASH; \

else if [ -x /bin/bash ]; then echo /bin/bash; \

else echo sh; fi; fi)

"$$BASH"的作用實質上是生成了字符串“$BASH”（前一個$號的作用是指明第二個$是普通的字符）。若執行當前Makefile的shell中定義了“$BASH”環境變量，且文件“$BASH”是可執行文件，則SHELL的值爲“$BASH”。否則，若“/bin/bash”是可執行文件，則SHELL值爲“/bin/bash”。若以上兩條都不成立，則將“sh”賦值給SHELL變量。

由於作者的機器安裝了bash shell，且shell默認環境變量中定義了“$BASH”，因此SHELL 被設置爲$BASH 。

（4）設定編譯輸出目錄

ifdef O

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

BUILD_DIR := $(O)

endif

函數$( origin, variable) 輸出的結果是一個字符串，輸出結果由變量variable定義的方式決定，若variable在命令行中定義過，則origin函數返回值爲"command line"。假若在命令行中執行了“export BUILD_DIR=/tmp/build”的命令，則“$(origin O)”值爲“command line”，而BUILD_DIR被設置爲“/tmp/build”。

ifneq ($(BUILD_DIR),)

saved-output := $(BUILD_DIR)

# Attempt to create a output directory.

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

若${BUILD_DIR}表示的目錄沒有定義，則創建該目錄。

# Verify if it was successful.

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

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

endif # ifneq ($(BUILD_DIR),)

若$(BUILD_DIR)爲空，則將其賦值爲當前目錄路徑（源代碼目錄）。並檢查$(BUILD_DIR)目錄是否存在。

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

SRCTREE := $(CURDIR)

TOPDIR := $(SRCTREE)

LNDIR := $(OBJTREE)

… …

MKCONFIG := $(SRCTREE)/mkconfig

… …

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

obj := $(OBJTREE)/

src := $(SRCTREE)/

else

obj :=

src :=

endif

CURDIR變量指示Make當前的工作目錄，由於當前Make在U-Boot頂層目錄執行Makefile，因此CURDIR此時就是U-Boot頂層目錄。

執行完上面的代碼後， SRCTREE，src變量就是U-Boot代碼頂層目錄，而OBJTREE，obj變量就是輸出目錄，若沒有定義BUILD_DIR環境變量，則SRCTREE，src變量與OBJTREE，obj變量都是U-Boot源代碼目錄。而MKCONFIG則表示U-Boot根目錄下的mkconfig腳本。

2. make mini2440_config命令執行過程

下面分析命令“make mini2440_config”執行過程，爲了簡化分析過程這裏主要分析將編譯目標輸出到源代碼目錄的情況。

mini2440_config : unconfig

@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t mini2440 samsung s3c24x0

其中的依賴“unconfig”定義如下：

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

其中“@”的作用是執行該命令時不在shell顯示。“obj”變量就是編譯輸出的目錄，因此“unconfig”的作用就是清除上次執行make *_config命令生成的配置文件（如include/config.h，include/config.mk等）。

$(MKCONFIG)在上面指定爲“$(SRCTREE)/mkconfig”。$(@:_config=)爲將傳進來的所有參數中的_config替換爲空（其中“@”指規則的目標文件名，在這裏就是“mini2440_config ”。$(text:patternA=patternB)，這樣的語法表示把text變量每一個元素中結尾的patternA的文本替換爲patternB，然後輸出）。因此$(@:_config=)的作用就是將mini2440_config中的_config去掉，得到mini2440。

因此“@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t mini2440 samsung s3c24x0”實際上就是執行了如下命令：

./mkconfig mini2440 arm arm920t mini2440 samsung s3c24x0

即將“mini2440 arm arm920t mini2440 samsung s3c24x0”作爲參數傳遞給當前目錄下的mkconfig腳本執行。

在mkconfig腳本中給出了mkconfig的用法：

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

因此傳遞給mkconfig的參數的意義分別是：

mini2440：Target（目標板型號）

arm：Architecture （目標板的CPU架構）

arm920t：CPU （具體使用的CPU型號）

mini2440：Board

samsung：VENDOR（生產廠家名）

s3c24x0：SOC

下面再來看看mkconfig腳本到底做了什麼。

（1）確定開發板名稱BOARD_NAME

在mkconfig腳本中有如下代碼：

APPEND=no # no表示創建新的配置文件，yes表示追加到配置文件中

BOARD_NAME="" # Name to print in make output

TARGETS=""

while [ $# -gt 0 ] ; do

case "$1" in

--) shift ; break ;;

-a) shift ; APPEND=yes ;;

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

-t) shift ; TARGETS="`echo $1 | sed 's:_: :g'` ${TARGETS}" ; shift ;;

*) break ;;

esac

done

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

環境變量$#表示傳遞給腳本的參數個數，這裏的命令有6個參數，因此$#是6 。shift的作用是使$1=$2，$2=$3，$3=$4….，而原來的$1將丟失。因此while循環的作用是，依次處理傳遞給mkconfig腳本的選項。由於我們並沒有傳遞給mkconfig任何的選項，因此while循環中的代碼不起作用。

最後將BOARD_NAME的值設置爲$1的值，在這裏就是“mini2440”。

（2）檢查參數合法性

[ $# -lt 4 ] && exit 1

[ $# -gt 6 ] && exit 1

if [ "${ARCH}" -a "${ARCH}" != "$2" ]; then

echo "Failed: \$ARCH=${ARCH}, should be '$2' for ${BOARD_NAME}" 1>&2

exit 1

上面代碼的作用是檢查參數個數和參數是否正確，參數個數少於4個或多於6個都被認爲是錯誤的。

（3）創建到目標板相關的目錄的鏈接

# Create link to architecture specific headers

if [ "$SRCTREE" != "$OBJTREE" ] ; then #若編譯目標輸出到外部目錄，則下面的代碼有效

mkdir -p ${OBJTREE}/include

mkdir -p ${OBJTREE}/include2

cd ${OBJTREE}/include2

rm -f asm

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

LNPREFIX="http://www.cnblogs.com/include2/asm/"

cd ../include

rm -rf asm-$2

rm -f asm

mkdir asm-$2

ln -s asm-$2 asm

else

cd ./include

rm -f asm

ln -s asm-$2 asm

若將目標文件設定爲輸出到源文件所在目錄，則以上代碼在include目錄下建立了到asm-arm目錄的符號鏈接asm。其中的ln -s asm-$2 asm即ln -s asm-arm asm 。

rm -f asm-$2/arch

if [ -z "$6" -o "$6" = "NULL" ] ; then

ln -s ${LNPREFIX}arch-$3 asm-$2/arch

else

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

建立符號鏈接include/asm-arm/arch ，若$6（SOC）爲空，則使其鏈接到include/asm-arm/arch-arm920t目錄，否則就使其鏈接到include/asm-arm/arch-s3c24x0目錄。（事實上include/asm-arm/arch-arm920t並不存在，因此$6是不能爲空的，否則會編譯失敗）

if [ "$2" = "arm" ] ; then

rm -f asm-$2/proc

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

若目標板是arm架構，則上面的代碼將建立符號連接include/asm-arm/proc，使其鏈接到目錄proc-armv目錄。

建立以上的鏈接的好處：編譯U-Boot時直接進入鏈接文件指向的目錄進行編譯，而不必根據不同開發板來選擇不同目錄。

（4）構建include/config.mk文件

# Create include 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

上面代碼將會把如下內容寫入文件inlcude/config.mk文件：

ARCH = arm

CPU = arm920t

BOARD = mini2440

VENDOR = samsung

SOC = s3c24x0

（5）指定開發板代碼所在目錄

# Assign board directory to BOARDIR variable

if [ -z "$5" -o "$5" = "NULL" ] ; then

BOARDDIR=$4

else

BOARDDIR=$5/$4

以上代碼指定board目錄下的一個目錄爲當前開發板專有代碼的目錄。若$5（VENDOR）爲空則BOARDDIR設置爲$4（BOARD），否則設置爲$5/$4（VENDOR/BOARD）。在這裏由於$5不爲空，因此BOARDDIR被設置爲samsung/mini2440 。

（6）構建include/config.h文件

# Create board specific header file

if [ "$APPEND" = "yes" ] # Append to existing config file

then

echo >> config.h

else

> config.h # Create new config file

echo "/* Automatically generated - do not edit */" >>config.h

for i in ${TARGETS} ; do

echo "#define CONFIG_MK_${i} 1" >>config.h ;

done

cat << EOF >> config.h

#define CONFIG_BOARDDIR board/$BOARDDIR

#include <config_defaults.h>

#include <configs/$1.h>

#include <asm/config.h>

EOF

exit 0

這裏的“cat << EOF >> config.h”表示將輸入的內容追加到config.h中，直到出現“EOF”這樣的標識爲止。

若APPEND爲no，則創建新的include/config.h文件。若APPEND爲yes，則將新的配置內容追加到include/config.h文件後面。由於APPEND的值保持“no”，因此config.h被創建了，並添加了如下的內容：

/* Automatically generated - do not edit */

#define CONFIG_BOARDDIR board/samsung/mini2440

#include <config_defaults.h>

#include <configs/mini2440.h>

#include <asm/config.h>

下面總結命令make mini2440_config執行的結果（僅針對編譯目標輸出到源代碼目錄的情況）：

（1）創建到目標板相關的文件的鏈接

ln -s asm-arm asm

ln -s arch-s3c24x0 asm-arm/arch

ln -s proc-armv asm-arm/proc

（2）創建include/config.mk文件，內容如下所示：

ARCH = arm

CPU = arm920t

BOARD = mini2440

VENDOR = samsung

SOC = s3c24x0

（3）創建與目標板相關的文件include/config.h，如下所示：

/* Automatically generated - do not edit */

#define CONFIG_BOARDDIR board/samsung/mini2440

#include <config_defaults.h>

#include <configs/mini2440.h>

#include <asm/config.h>

3. make all命令執行過程

若沒有執行過“make <board_name>_config”命令就直接執行“make all”命令則會出現如下的才錯誤信息，然後停止編譯：

System not configured - see README

U-Boot是如何知道用戶沒有執行過“make <board_name>_config”命令的呢？閱讀U-Boot源代碼就可以發現了，Makefile中有如下代碼：

ifeq ($(obj)include/config.mk,$(wildcard $(obj)include/config.mk)) # config.mk存在

all:

sinclude $(obj)include/autoconf.mk.dep

sinclude $(obj)include/autoconf.mk

… …

else # config.mk不存在

… …

@echo "System not configured - see README" >&2

@ exit 1

… …

endif # config.mk

若include/config.mk 文件存在，則$(wildcard $(obj)include/config.mk) 命令執行的結果是“$(obj)include/config.mk”展開的字符串，否則結果爲空。由於include/config.mk是“make <board_name>_config”命令執行過程生成的，若從沒有執行過“make <board_name>_config”命令則include/config.mk必然不存在。因此Make就執行else分支的代碼，在輸出“System not configured - see README”的信息後就返回了。

下面再來分析“make all”命令正常執行的過程，在Makefile中有如下代碼：

（1）include/autoconf.mk生成過程

all:

sinclude $(obj)include/autoconf.mk.dep

sinclude $(obj)include/autoconf.mk

include/autoconf.mk文件中是與開發板相關的一些宏定義，在Makefile執行過程中需要根據某些宏來確定執行哪些操作。下面簡要分析include/autoconf.mk生成的過程，include/autoconf.mk生成的規則如下：

$(obj)include/autoconf.mk: $(obj)include/config.h

@$(XECHO) Generating $@ ; \

set -e ; \

: Extract the config macros ; \

$(CPP) $(CFLAGS) -DDO_DEPS_ONLY -dM include/common.h | \

sed -n -f tools/scripts/define2mk.sed > [email protected] && \

mv [email protected] $@

include/autoconf.mk依賴於make <board_name>_config 命令生成的include/config.h。因此執行make <board_name>_config命令後再執行make all將更新include/autoconf.mk。

編譯選項“-dM”的作用是輸出include/common.h中定義的所有宏。根據上面的規則，編譯器提取include/common.h中定義的宏，然後輸出給tools/scripts/define2mk.sed腳本處理，處理的結果就是include/autoconf.mk文件。其中tools/scripts/define2mk.sed腳本的主要完成了在include/common.h中查找和處理以“CONFIG_”開頭的宏定義的功能。

include/common.h文件包含了include/config.h文件，而include/config.h文件又包含了config_defaults.h，configs/mini2440.h，asm/config.h文件。因此include/autoconf.mk實質上就是config_defaults.h，configs/mini2440.h，asm/config.h三個文件中“CONFIG_”開頭的有效的宏定義的集合。

下面接着分析Makefile的執行。

# load ARCH, BOARD, and CPU configuration

include $(obj)include/config.mk

export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC

將make mini2440_config命令生成的include/config.mk包含進來。

# 若主機架構與開發板結構相同，就使用主機的編譯器，而不是交叉編譯器

ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))

CROSS_COMPILE ?=

endif

若主機與目標機器體系架構相同，則使用gcc編譯器而不是交叉編譯器。

# load other configuration

include $(TOPDIR)/config.mk

最後將U-Boot頂層目錄下的config.mk文件包含進來，該文件包含了對編譯的一些設置。下面對U-Boot頂層目錄下的config.mk文件進行分析：

（2）config.mk文件執行過程

1設置obj與src

在U-Boot頂層目錄下的config.mk文件中有如下代碼：

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

ifeq ($(CURDIR),$(SRCTREE))

dir :=

else

dir := $(subst $(SRCTREE)/,,$(CURDIR))

endif

obj := $(if $(dir),$(OBJTREE)/$(dir)/,$(OBJTREE)/)

src := $(if $(dir),$(SRCTREE)/$(dir)/,$(SRCTREE)/)

$(shell mkdir -p $(obj))

else

obj :=

src :=

endif

由於目標輸出到源代碼目錄下，因此執行完上面的代碼後，src和obj都是空。

2設置編譯選項

PLATFORM_RELFLAGS =

PLATFORM_CPPFLAGS = #編譯選項

PLATFORM_LDFLAGS = #連接選項

用這3個變量表示交叉編譯器的編譯選項，在後面Make會檢查交叉編譯器支持的編譯選項，然後將適當的選項添加到這3個變量中。

# Option checker (courtesy linux kernel) to ensure

# only supported compiler options are used

cc-option = $(shell if $(CC) $(CFLAGS) $(1) -S -o /dev/null -xc /dev/null \

> /dev/null 2>&1; then echo "$(1)"; else echo "$(2)"; fi ;)

變量CC和CFLAGS在後面的代碼定義爲延時變量，其中的CC即arm-linux-gcc。函數cc-option用於檢查編譯器CC是否支持某選項。將2個選項作爲參數傳遞給cc-option函數，該函數調用CC編譯器檢查參數1是否支持，若支持則函數返回參數1，否則返回參數2 （因此CC編譯器必須支持參數1或參數2，若兩個都不支持則會編譯出錯）。可以像下面這樣調用cc-option函數，並將支持的選項添加到FLAGS中：

FLAGS +=$(call cc-option,option1,option2)

3指定交叉編譯工具

# 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

LDR = $(CROSS_COMPILE)ldr

STRIP = $(CROSS_COMPILE)strip

OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy

OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump

RANLIB = $(CROSS_COMPILE)RANLIB

對於arm開發板，其中的CROSS_COMPILE在lib_arm/config.mk文件中定義：

CROSS_COMPILE ?= arm-linux-

因此以上代碼指定了使用前綴爲“arm-linux-”的編譯工具，即arm-linux-gcc，arm-linux-ld等等。

4包含與開發板相關的配置文件

# Load generated board configuration

sinclude $(OBJTREE)/include/autoconf.mk

ifdef ARCH

sinclude $(TOPDIR)/lib_$(ARCH)/config.mk # include architecture dependend rules

endif

$(ARCH)的值是“arm”，因此將“lib_arm/config.mk”包含進來。lib_arm/config.mk腳本指定了交叉編譯器，添加了一些跟CPU架構相關的編譯選項，最後還指定了cpu/arm920t/u-boot.lds爲U-Boot的連接腳本。

ifdef CPU

sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/config.mk # include CPU specific rules

endif

$(CPU)的值是“arm920t”，因此將“cpu/arm920t/config.mk”包含進來。這個腳本主要設定了跟arm920t處理器相關的編譯選項。

ifdef SOC

sinclude $(TOPDIR)/cpu/$(CPU)/$(SOC)/config.mk # include SoC specific rules

endif

$(SOC)的值是s3c24x0，因此Make程序嘗試將cpu/arm920t/s3c24x0/config.mk包含進來，而這個文件並不存在，但是由於用的是“sinclude”命令，所以並不會報錯。

ifdef VENDOR

BOARDDIR = $(VENDOR)/$(BOARD)

else

BOARDDIR = $(BOARD)

endif

$(BOARD)的值是mini2440，VENDOR的值是samsung，因此BOARDDIR的值是samsung/mini2440。BOARDDIR變量表示開發板特有的代碼所在的目錄。

ifdef BOARD

sinclude $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/config.mk # include board specific rules

endif

Make將“board/samsung/mini2440/config.mk”包含進來。該腳本只有如下的一行代碼：

TEXT_BASE = 0x33F80000

U-Boot編譯時將使用TEXT_BASE作爲代碼段連接的起始地址。

LDFLAGS += -Bstatic -T $(obj)u-boot.lds $(PLATFORM_LDFLAGS)

ifneq ($(TEXT_BASE),)

LDFLAGS += -Ttext $(TEXT_BASE)

endif

執行完以上代碼後，LDFLAGS中包含了“-Bstatic -T u-boot.lds ”和“-Ttext 0x33F80000”的字樣。

5指定隱含的編譯規則

# Allow boards to use custom optimize flags on a per dir/file basis

BCURDIR := $(notdir $(CURDIR))

$(obj)%.s: %.S

$(CPP) $(AFLAGS) $(AFLAGS_$(@F)) $(AFLAGS_$(BCURDIR)) -o $@ $<

$(obj)%.o: %.S

$(CC) $(AFLAGS) $(AFLAGS_$(@F)) $(AFLAGS_$(BCURDIR)) -o $@ $< -c

$(obj)%.o: %.c

$(CC) $(CFLAGS) $(CFLAGS_$(@F)) $(CFLAGS_$(BCURDIR)) -o $@ $< -c

$(obj)%.i: %.c

$(CPP) $(CFLAGS) $(CFLAGS_$(@F)) $(CFLAGS_$(BCURDIR)) -o $@ $< -c

$(obj)%.s: %.c

$(CC) $(CFLAGS) $(CFLAGS_$(@F)) $(CFLAGS_$(BCURDIR)) -o $@ $< -c -S

例如：根據以上的定義，以“.s”結尾的目標文件將根據第一條規則由同名但後綴爲“.S”的源文件來生成，若不存在“.S”結尾的同名文件則根據最後一條規則由同名的“.c”文件生成。

下面回來接着分析Makefile的內容：

# U-Boot objects....order is important (i.e. start must be first)

OBJS = cpu/$(CPU)/start.o

LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

ifdef SOC

LIBS += cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a

endif

ifeq ($(CPU),ixp)

LIBS += cpu/ixp/npe/libnpe.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 fs/yaffs2/libyaffs2.a \

fs/ubifs/libubifs.a

… …

LIBS += common/libcommon.a

LIBS += libfdt/libfdt.a

LIBS += api/libapi.a

LIBS += post/libpost.a

LIBS := $(addprefix $(obj),$(LIBS))

LIBS變量指明瞭U-Boot需要的庫文件，包括平臺/開發板相關的目錄、通用目錄下相應的庫，都通過相應的子目錄編譯得到的。

對於mini2440開發板，以上跟平臺相關的有以下幾個：

cpu/$(CPU)/start.o

board/$(VENDOR)/common/lib$(VENDOR).a

cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a

lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a

其餘都是與平臺無關的。

ifeq ($(CONFIG_NAND_U_BOOT),y)

NAND_SPL = nand_spl

U_BOOT_NAND = $(obj)u-boot-nand.bin

endif

ifeq ($(CONFIG_ONENAND_U_BOOT),y)

ONENAND_IPL = onenand_ipl

U_BOOT_ONENAND = $(obj)u-boot-onenand.bin

ONENAND_BIN ?= $(obj)onenand_ipl/onenand-ipl-2k.bin

endif

對於有的開發板，U-Boot支持在NAND Flash啓動，這些開發板的配置文件定義了CONFIG_NAND_U_BOOT，CONFIG_ONENAND_U_BOOT。對於s3c2440，U-Boot原始代碼並不支持NAND Flash啓動，因此也沒有定義這兩個宏。

ALL += $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND) $(U_BOOT_ONENAND)

all: $(ALL)

其中U_BOOT_NAND與U_BOOT_ONENAND 爲空，而u-boot.srec，u-boot.bin，System.map都依賴與u-boot。因此執行“make all”命令將生成u-boot，u-boot.srec，u-boot.bin，System.map 。其中u-boot是ELF文件，u-boot.srec是Motorola S-Record format文件，System.map 是U-Boot的符號表，u-boot.bin是最終燒寫到開發板的二進制可執行的文件。

下面再來分析u-boot.bin文件生成的過程。ELF格式“u-boot”文件生成規則如下：

$(obj)u-boot: depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBBOARD) $(LIBS) $(LDSCRIPT) $(obj)u-boot.lds

$(GEN_UBOOT)

ifeq ($(CONFIG_KALLSYMS),y)

smap=`$(call SYSTEM_MAP,u-boot) | \

awk '$$2 ~ /[tTwW]/ {printf $$1 $$3 "\\\\000"}'` ; \

$(CC) $(CFLAGS) -DSYSTEM_MAP="\"$${smap}\"" \

-c common/system_map.c -o $(obj)common/system_map.o

$(GEN_UBOOT) $(obj)common/system_map.o

endif

這裏生成的$(obj)u-boot目標就是ELF格式的U-Boot文件了。由於CONFIG_KALLSYMS未定義，因此ifeq ($(CONFIG_KALLSYMS),y)與endif間的代碼不起作用。

其中depend，$(SUBDIRS)，$(OBJS)，$(LIBBOARD)，$(LIBS)，$(LDSCRIPT)， $(obj)u-boot.lds是$(obj)u-boot的依賴，而$(GEN_UBOOT)編譯命令。

下面分析$(obj)u-boot的各個依賴：

1依賴目標depend

# Explicitly make _depend in subdirs containing multiple targets to prevent

# parallel sub-makes creating .depend files simultaneously.

depend dep: $(TIMESTAMP_FILE) $(VERSION_FILE) $(obj)include/autoconf.mk

for dir in $(SUBDIRS) cpu/$(CPU) $(dir $(LDSCRIPT)) ; do \

$(MAKE) -C $$dir _depend ; done

對於$(SUBDIRS)，cpu/$(CPU)，$(dir $(LDSCRIPT))中的每個元素都進入該目錄執行“make _depend”，生成各個子目錄的.depend文件，.depend列出每個目標文件的依賴文件。

2依賴SUBDIRS

SUBDIRS = tools \

examples/standalone \

examples/api

$(SUBDIRS): depend

$(MAKE) -C $@ all

執行tools ，examples/standalone ，examples/api目錄下的Makefile。

3OBJS

OBJS的值是“cpu/arm920t/start.o”。它使用如下代碼編譯得到：

$(OBJS): depend

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

以上規則表明，對於OBJS包含的每個成員，都進入cpu/$(CPU)目錄（即cpu/arm920t）編譯它們。

4LIBBOARD

LIBBOARD = board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a

LIBBOARD := $(addprefix $(obj),$(LIBBOARD))

… …

$(LIBBOARD): depend $(LIBS)

$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))

這裏LIBBOARD的值是 $(obj)board/samsung/mini2440/libmini2440.a。make執行board/samsung/mini2440/目錄下的Makefile，生成libmini2440.a 。

5LIBS

LIBS變量中的每個元素使用如下的規則編譯得到：

$(LIBS): depend $(SUBDIRS)

$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))

上面的規則表明，對於LIBS中的每個成員，都進入相應的子目錄執行“make”命令編譯它們。例如對於LIBS中的“common/libcommon.a”成員，程序將進入common目錄執行Makefile，生成libcommon.a 。

6LDSCRIPT

LDSCRIPT := $(SRCTREE)/cpu/$(CPU)/u-boot.lds

… …

$(LDSCRIPT): depend

$(MAKE) -C $(dir $@) $(notdir $@)

“$(MAKE) -C $(dir $@) $(notdir $@)”命令經過變量替換後就是“make -C cpu/arm920t/ u-boot.lds”。也就是轉到cpu/arm920t/目錄下，執行“make u-boot.lds”命令。

7$(obj)u-boot.lds

$(obj)u-boot.lds: $(LDSCRIPT)

$(CPP) $(CPPFLAGS) $(LDPPFLAGS) -ansi -D__ASSEMBLY__ -P - <$^ >$@

以上執行結果實質上是將cpu/arm920t/u-boot.lds經編譯器簡單預處理後輸出到U-Boot頂層目錄下的u-boot.lds文件。其中的cpu/arm920t/u-boot.lds文件內容如下：

/* 輸出爲ELF文件，小端方式， */

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

. = 0x00000000;

. = ALIGN(4);

.text :

{

/* cpu/arm920t/start.o放在最前面，保證最先執行的是start.o */

cpu/arm920t/start.o (.text)

/*以下2個文件必須放在前4K，因此也放在前面，其中board/samsung/mini2440/lowlevel_init.o 包含內存初始化所需代碼，而board/samsung/mini2440/nand_read.o 包含U-Boot從NAND Flash搬運自身的代碼 */

board/samsung/mini2440/lowlevel_init.o (.text)

board/samsung/mini2440/nand_read.o (.text)

/* 其他文件的代碼段 */

*(.text)

}

/* 只讀數據段 */

. = ALIGN(4);

.rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) }

/* 代碼段 */

. = ALIGN(4);

.data : { *(.data) }

/* u-boot自定義的got段 */

. = ALIGN(4);

.got : { *(.got) }

. = .;

__u_boot_cmd_start = .; /*將 __u_boot_cmd_start指定爲當前地址 */

.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) } /* 存放所有U-Boot命令對應的cmd_tbl_t結構體 */

__u_boot_cmd_end = .; /* 將__u_boot_cmd_end指定爲當前地址 */

/* bss段 */

. = ALIGN(4);

__bss_start = .;

.bss (NOLOAD) : { *(.bss) . = ALIGN(4); }

_end = .; /* 將_end指定爲當前地址 */

}

u-boot.lds實質上是U-Boot連接腳本。對於生成的U-Boot編譯生成的“u-boot”文件，可以使用objdump命令可以查看它的分段信息：

$ objdump -x u-boot | more

部分輸出信息如下：

u-boot: file format elf32-little

u-boot

architecture: UNKNOWN!, flags 0x00000112:

EXEC_P, HAS_SYMS, D_PAGED

start address 0x33f80000

Program Header:

LOAD off 0x00008000 vaddr 0x33f80000 paddr 0x33f80000 align 2**15

filesz 0x0002f99c memsz 0x00072c94 flags rwx

STACK off 0x00000000 vaddr 0x00000000 paddr 0x00000000 align 2**2

filesz 0x00000000 memsz 0x00000000 flags rwx

Sections:

Idx Name Size VMA LMA File off Algn

0 .text 00024f50 33f80000 33f80000 00008000 2**5

CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE

1 .rodata 00008b78 33fa4f50 33fa4f50 0002cf50 2**3

CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA

2 .data 00001964 33fadac8 33fadac8 00035ac8 2**2

CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA

3 .u_boot_cmd 00000570 33faf42c 33faf42c 0003742c 2**2

CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA

4 .bss 00043294 33fafa00 33fafa00 0003799c 2**8

ALLOC

… …

u-boot.lds還跟U-Boot啓動階段複製代碼到RAM空間的過程以及U-Boot命令執行過程密切相關，具體請結合U-Boot源代碼理解。

編譯命令GEN_UBOOT

GEN_UBOOT = \

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

以上命令使用$(LDFLAGS)作爲連接腳本，最終生成“u-boot”文件。

u-boot.bin文件生成過程

生成u-boot.bin文件的規則如下：

$(obj)u-boot.bin: $(obj)u-boot

$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@

從U-Boot編譯輸出信息中可以知道上面的命令實質上展開爲：

arm-linux-objcopy --gap-fill=0xff -O binary u-boot u-boot.bin

編譯命令中的“-O binary”選項指定了輸出的文件爲二進制文件。而“--gap-fill=0xff”選項指定使用“0xff”填充段與段間的空閒區域。這條編譯命令實現了ELF格式的U-Boot文件到BIN格式的轉換。

System.map文件的生成

System.map是U-Boot的符號表，它包含了U-Boot的全局變量和函數的地址信息。將System.map生成的規則如下：

SYSTEM_MAP = \

$(NM) $1 | \

grep -v '$compiled$\|$\.o$$$\|$ [aUw] $\|$\.\.ng$$$\|$LASH[RL]DI$' | \

LC_ALL=C sort

$(obj)System.map: $(obj)u-boot

@$(call SYSTEM_MAP,$<) > $(obj)System.map

arm-linux-nm u-boot | grep -v '$compiled$\|$\.o$$$\|$ [aUw] $\|$\.\.ng$$$\|$LASH[RL]DI$' | LC_ALL=C sort > System.map

也就是將arm-linux-nm命令查看u-boot的輸出信息經過過濾和排序後輸出到System.map。爲了瞭解System.map文件的作用，打開System.map：

33f80000 T _start

33f80020 t _undefined_instruction

33f80024 t _software_interrupt

33f80028 t _prefetch_abort

33f8002c t _data_abort

33f80030 t _not_used

33f80034 t _irq

33f80038 t _fiq

33f80040 t _TEXT_BASE

33f80044 T _armboot_start

33f80048 T _bss_start

33f8004c T _bss_end

… …

System.map表示的是地址標號到該標號表示的地址的一個映射關係。System.map每一行的格式都是“addr type name”，addr是標號對應的地址值，name是標號名，type表示標號的類型。

U-Boot的編譯和運行並不一定要生成System.map，這個文件主要是提供給用戶或外部程序調試時使用的。

作者：heaad

http://www.cnblogs.com/heaad/

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u-boot的其中過程

u-boot源碼宏 MK_STR

GNU ARM 彙編指令

uboot之nand flash相關(2)

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