u-boot移植之一 uboot-2015.04 Makefile分析

本文以smdk2410为例子说明uboot的生成过程

一 uboot生成

uboot生成步骤如下:

make smdk2410_defconfig

make all

二 uboot生成分析之make smdk2410_defconfig

主Makefile有如下定义:

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE

$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

注:u-boot-2015.04的配置与编译仿照linux重新设计，很多宏展开与linux相同，不再重新说明。

(1)目标

%config，即smdk2410_defconfig

(2)依赖

(2.1)scripts_basic

主Makefile有如下定义:

scripts_basic:

$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic

$(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

可以转换为如下形式:

scripts_basic:

make -f scripts/Makefile.build obj=scripts/basic

rm -f .tmp_quiet_recordmcount  

相当于make执行scripts/Makefile.build，并设置参数scripts/basic

在scripts/Makefile.build中有如下定义:

__build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y))

$(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target))

$(subdir-ym) $(always)

@:

其中:依赖仅仅always为fixdep，其他为空。

至于fixdep的生成过程，这里不详细说明，详见linux的make s3c2410_defconfig说明。

(2.2)outputmakefile

为空

(3)$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

相当于make -f scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig smdk2410_defconfig

相当于make执行scripts/Makefile.build的smdk2410_defconfig标号,并设置obj为scripts/kconfig

其中scripts/Makefile.build包含了scripts/kconfig/Makefile，并在其中有这样的定义:

%_defconfig: $(obj)/conf

$(Q)$< --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

其中，SRCARCH := ..

可以转换为如下：

smdk2410_defconfig:  scripts/kconfig/conf

scripts/kconfig/conf --defconfig=configs/smdk2410_defconfig Kconfig

相当于执行scripts/kconfig/conf程序，并输入参数--defconfig=configs/smdk2410_defconfig Kconfig

该程序会根据smdk2410的设置将配置信息综合写入主目录下的.config文件。

至于conf如何生成这里不再详述。

(4)分析总结

make smdk2410_defconfig执行如下操作:

(a)构造scripts/basic/fixdep

(b)构造scripts/kconfig/conf

(c)scripts/kconfig/conf --defconfig=configs/smdk2410_defconfig Kconfig

(5)scripts/kconfig/conf的分析

会依次解析configs/smdk2410_defconfig和Kconfig，生成symbol等列表，最后生成.config文件。

注:conf程序过于复杂，在不影响移植的情况下暂且不去分析该程序。  

三 uboot生成分析之make all

主Makefile有如下定义:

all:  $(ALL-y)

ALL-y += u-boot.srec u-boot.bin System.map binary_size_check  

其中，我们主要分析u-boot.bin,其他暂时不分析。

主Makefile有如下定义:

u-boot.bin: u-boot FORCE

$(call if_changed,objcopy)

$(call DO_STATIC_RELA,$<,$@,$(CONFIG_SYS_TEXT_BASE))

$(BOARD_SIZE_CHECK)

(1)u-boot

主Makefile有如下定义:

u-boot:   $(u-boot-init) $(u-boot-main) u-boot.lds

$(call if_changed,u-boot__)

(1.1)u-boot-init

主Makefile有如下定义:

u-boot-init := $(head-y)

主Makefile包含arch/arm/Makefile，在其中有如下定义:

head-y := arch/arm/cpu/$(CPU)/start.o

所以,u-boot-init即arch/arm/cpu/arm/start.o

(1.2)u-boot-main

主Makefile有如下定义:

u-boot-main := $(libs-y)

lib-y项目较多，具体就是一些目录下编译链接到一起的built-in.o,详见附录。

(1.3)u-boot.lds

主Makefile有如下定义:

u-boot.lds: $(LDSCRIPT) prepare FORCE

$(call if_changed_dep,cpp_lds)

(1.3.1)LDSCRIPT

主Makefile中有如下定义:

ifndef LDSCRIPT

ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),)

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

endif

ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),)

LDSCRIPT := $(srctree)/$(CPUDIR)/u-boot.lds

endif

ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),)

LDSCRIPT := $(srctree)/arch/$(ARCH)/cpu/u-boot.lds

endif

endif

注:由于对于SMDK2410，LDSCRIPT和CONFIG_SYS_LDSCRIPT未定义，所以忽略部分内容。

(1.3.1.1)第一个if

首先看一下BOARDDIR定义的情况，config.mk中定义了它，但首先需要是否包含该目录。

主Makefile有如下定义:

ifneq ($(wildcard include/config/auto.conf),)

autoconf_is_old := $(shell find . -path ./$(KCONFIG_CONFIG) -newer

include/config/auto.conf)

ifeq ($(autoconf_is_old),)

include $(srctree)/config.mk

include $(srctree)/arch/$(ARCH)/Makefile

endif

endif

其中，文件include/config/auto.conf存在，KCONFIG_CONFIG为.config。

当.config比include/config/auto.conf新的时候，会返回.config。对于SMDK2410，.config先生成，autoconf_is_old为空。

因此包含了config.mk。在config.mk有如下定义:

VENDOR := $(CONFIG_SYS_VENDOR:"%"=%)

BOARD := $(CONFIG_SYS_BOARD:"%"=%)

ifneq ($(BOARD),)

ifdef  VENDOR

BOARDDIR = $(VENDOR)/$(BOARD)

else

BOARDDIR = $(BOARD)

endif

endif

在include/config/auto.conf有如下定义:

CONFIG_SYS_BOARD="smdk2410"

CONFIG_SYS_VENDOR="samsung"

所以BOARDDIR=samsung/smdk2410,

这时LDSCRIPT := board/smdk2410/u-boot.lds,不存在这个文件，进入下一个if。

(1.3.1.2)第二个if

在主config.mk下有定义如下

CPU := $(CONFIG_SYS_CPU:"%"=%)  

CPUDIR=arch/$(ARCH)/cpu$(if $(CPU),/$(CPU),)

在include/config/auto.conf有如下定义:

CONFIG_SYS_CPU="arm920t"

$(arm920t)为空

转化为如下形式:

CPUDIR=arch/arm/cpu

存在arch/arm/cpu/u-boot.lds这个文件，不会进入下个if，LDSCRIPT为arch/arm/cpu/u-boot.lds。

(1.3.2)prepare

主Makefile有如下定义

prepare: prepare0

prepare0: archprepare FORCE

$(Q)$(MAKE) $(build)=.

archprepare: prepare1 scripts_basic

prepare1: prepare2 $(version_h) $(timestamp_h) include/config/auto.conf

prepare2: prepare3 outputmakefile

prepare3: include/config/uboot.release

outputmakefile为空  

其中，scripts_basic实质是生成fixdep docproc这个的过程，在配置已经生成，这里可以忽略了。  

prepare这个伪目标执行的动作如下:

prepare0: include/config/uboot.release include/generated/version_autogenerated.h include/generated/timestamp_autogenerated.h include/config/auto.conf scripts_basic

make -f scripts/Makefile.build obj=.

又是要执行Makefile.build,这次包含了主目录下的Kbuild，其中always为include/generated/generic-asm-offsets.h,实质是生成该文件的过程，主目录下的Kbuild有该文件的标号，这里不详细说明了。

(1.3.3)$(call if_changed_dep,cpp_lds)

实质是执行了cmd_cpp_lds，然后生成一个依赖文件。

主Makefile有如下定义:

cmd_cpp_lds = $(CPP) -Wp,-MD,$(depfile) $(cpp_flags) $(LDPPFLAGS) -ansi

-D__ASSEMBLY__ -x assembler-with-cpp -P -o $@ $<

其中CPP为arm-linux-gcc -E -Wp,-MD,.u-boot.lds.d $(LDPPFLAGS) $(LDPPFLAGS) -ansi

-D__ASSEMBLY__ -x assembler-with-cpp -P -o u-boot.lds arch/arm/cpu/u-boot.lds

意思大概是将arch/arm/cpu/u-boot.lds拷贝到主目录下，并其在其中进行宏展开。

(1.4)$(call if_changed,u-boot__)

相当于执行cmd_u-boot__,在主Makefile有如下定义:

cmd_u-boot__ ?= $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_u-boot) -o $@

 -T u-boot.lds $(u-boot-init)                             

 --start-group $(u-boot-main) --end-group                 

 $(PLATFORM_LIBS) -Map u-boot.map

具体不展开了，这里可以清晰看出是将u-boot-init和u-boot-main内容按照u-boot.lds指定的方式链接，并生成u-boot.map文件。

(2)$(call if_changed,objcopy)

执行cmd_objcopy，主Makefile有如下定义:

cmd_objcopy = $(OBJCOPY) $(OBJCOPYFLAGS) $(OBJCOPYFLAGS_$(@F)) $< $@

转换为:

arm-linux-objcopy -O binary u-boot u-boot.bin

实质是将elf格式的u-boot转换为计算机可以直接识别的二进制文件u-boot.bin

(3)后两个命令

由于没有对应宏定义，后两行实际未执行任何内容。

(4)u-boot-init u-boot-main的生成

(4.1)u-boot-main

主Makefile有如下定义:  

u-boot-dirs   := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(libs-y))) tools examples

可以知道u-boot-dirs为u-boot-main的内容的目录名，并加上tools和examples

$(sort $(u-boot-init) $(u-boot-main)): $(u-boot-dirs) ;

$(u-boot-dirs): prepare scripts

$(Q)$(MAKE) $(build)=$@

以disk/built-in.o(u-boot-main中的一项)为例子说明(其他同理)，并转化为:

disk: prepare scripts

make -f ./scripts/Makefile.build obj=disk

(4.1.1)依赖文件

perpare和scripts依赖文件，一再起前面说明，主要是生成一些准备文件。

(4.1.2)make -f ./scripts/Makefile.build obj=disk

再次执行scripts/Makefile.build下的__build。由于disk/Kbuild不存在，因此scripts/Makefile.build包含disk/Makfile。

__build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y))

$(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target))

$(subdir-ym) $(always)

@:

(4.1.2.1)obj-y以及生成过程

obj-y可以根据disk/Makfile和配置文件(应该是auto.conf和autoconf.mk)得知,obj-y为disk/part.o和disk/part_dos.o

scripts/Makefile.build有如如下定义:

$(obj)/%.o: $(src)/%.c $(recordmcount_source) FORCE

$(call cmd,force_checksrc)

$(call if_changed_rule,cc_o_c)  

Kbulid中如下定义

cmd = @$(echo-cmd) $(cmd_$(1)) ##实质执行了cmd_force_checksrc

if_changed_rule = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check) )@set -e; $(rule_$(1))) ##如果改变执行cmd_cc_o_c

实质是执行如下动作:

cmd_force_checksrc = $(CHECK) $(CHECKFLAGS) $(c_flags) $< ;

cmd_cc_o_c = $(CC) $(c_flags) -c -o $@ $<

第一行是检测代码，CHECK实质是检测代码的工具，具体暂时不深入分析。

第二行是一个arm-linux-gcc生成.o文件的过程。

(4.1.2.2)builtin-target  

在scripts/Makefile.build有如下定义:

ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-) $(subdir-m) $(lib-target)),)

builtin-target := $(obj)/built-in.o

endif

可以知道builtin-target := disk/built-in.o。builtin-target有如下定义:

$(builtin-target): $(obj-y) FORCE

$(call if_changed,link_o_target)  

设置是执行cmd_link_o_target

cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),

 $(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^)

 $(cmd_secanalysis),

 rm -f $@; $(AR) rcs$(KBUILD_ARFLAGS) $@)

能看处这里就是把obj-y(disk/part.o和disk/part_dos.o)链接成disk/built-in.o的过程。

(4.1.2.3)其他依赖

其他依赖均为空  

(4.2)u-boot-init

参考上面u-boot-main的执行过程，如果是在arch/arm/cpu/arm920t执行相比disk目录执行，extra-y不再为空(arch/arm/cpu/arm920t/Makefile下有定义)，而是start.o。并且在scripts/Makefile.build有如下定义:

$(obj)/%.o: $(src)/%.S FORCE

$(call if_changed_dep,as_o_S)

可以转化为:

arch/arm/cpu/arm920t/start.o: arch/arm/cpu/arm920t/start.S FORCE

$(call if_changed_dep,as_o_S)

相当于执行cmd_as_o_S

cmd_as_o_S       = $(CC) $(a_flags) -c -o $@ $<

这样便生成了start.o

附录A:

u-boot-init和u-boot-main的内容

u-boot-init:

arch/arm/cpu/arm920t/start.o

u-boot-main:

arch/arm/cpu/built-in.o arch/arm/cpu/arm920t/built-in.o arch/arm/lib/built-in.o board/samsung/common/built-in.o board/samsung/smdk2410/built-in.o common/built-in.o disk/built-in.o drivers/built-in.o drivers/dma/built-in.o drivers/gpio/built-in.o drivers/i2c/built-in.o drivers/mmc/built-in.o drivers/mtd/built-in.o drivers/mtd/nand/built-in.o drivers/mtd/onenand/built-in.o drivers/mtd/spi/built-in.o drivers/mtd/ubi/built-in.o drivers/net/built-in.o drivers/net/phy/built-in.o drivers/pci/built-in.o drivers/power/built-in.o drivers/power/battery/built-in.o drivers/power/fuel_gauge/built-in.o drivers/power/mfd/built-in.o drivers/power/pmic/built-in.o drivers/serial/built-in.o drivers/spi/built-in.o drivers/usb/eth/built-in.o drivers/usb/gadget/built-in.o drivers/usb/host/built-in.o drivers/usb/musb-new/built-in.o drivers/usb/musb/built-in.o drivers/usb/phy/built-in.o drivers/usb/ulpi/built-in.o fs/built-in.o lib/built-in.o net/built-in.o test/built-in.o test/dm/built-in.o

附录B

disk/part.c转化为disk/part.o的命令

arm-linux-gcc -Wp,-MD,disk/.part.o.d  -nostdinc -isystem /home/zcy/arm-linux-gcc/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3/bin/../lib/gcc/arm-none-linux-gnueabi/4.4.3/include -Iinclude  -I./arch/arm/include -include ./include/linux/kconfig.h -D__KERNEL__ -D__UBOOT__ -DCONFIG_SYS_TEXT_BASE=0x0 -Wall -Wstrict-prototypes -Wno-format-security -fno-builtin -ffreestanding -Os -fno-stack-protector -g -Wno-format-nonliteral -D__ARM__ -marm -mno-thumb-interwork -mabi=aapcs-linux -mword-relocations -ffunction-sections -fdata-sections -fno-common -ffixed-r9 -msoft-float -pipe -march=armv4    -D"KBUILD_STR(s)=#s" -D"KBUILD_BASENAME=KBUILD_STR(part)"  -D"KBUILD_MODNAME=KBUILD_STR(part)" -c -o disk/part.o disk/part.c