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2011年(74)

分类: LINUX

2011-10-24 22:14:19

  发现u-boot2011版得源码和2010的有很大区别,分析一下,本人对Makefile不甚理解,弄了一篇,保存一下。
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 $@ $

    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 $

    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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