Uboot顶层Makefile文件分析

Uboot顶层Makefile文件分析

Makefile前期文件处理

版本号

• 作用：定义 U-Boot 的版本号。方便开发者和管理者了解当前使用的 U-Boot 版本。

  • 版本号是软件开发和维护的重要标识，用于区分不同版本的 U-Boot，便于追踪问题和更新。

• 代码：

  VERSION = 2016
  PATCHLEVEL = 03
  SUBLEVEL =
  EXTRAVERSION =
  NAME =
  

• 说明：

  • VERSION：主版本号。
  • PATCHLEVEL：补丁版本号。
  • SUBLEVEL：次版本号。
  • EXTRAVERSION：附加版本信息。
  • NAME：版本名称。

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MAKEFLAGS 变量

• 作用：控制 Make 的行为。提高编译的可靠性，避免因隐含规则或路径问题导致的编译错误。

• 代码：

  MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)
  

• 说明：

  • -rR：禁止使用内置的隐含规则和变量定义。
  • --include-dir=$(CURDIR)：指定搜索路径为当前目录。

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命令输出

• 作用：控制编译时命令的输出格式。方便开发者根据需要选择详细或简洁的输出。

• 代码：

  ifeq ("$(origin V)", "command line")KBUILD_VERBOSE = $(V)
  endif
  ifndef KBUILD_VERBOSEKBUILD_VERBOSE = 0
  endififeq ($(KBUILD_VERBOSE),1)quiet =Q =
  elsequiet=quiet_Q = @
  endif
  

• 说明：

  • V=1：启用完整命令输出。
  • V=0：启用短命令输出。

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静默输出

• 作用：编译时不输出任何命令信息。适用于不需要查看编译过程的场景。

• 代码：

  ifneq ($(filter s% -s%,$(MAKEFLAGS)),)quiet=silent_
  endif
  

• 说明：

  • 使用 make -s 启用静默输出。

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编译结果输出目录

• 作用：将编译生成的文件输出到指定目录。可以避免与源码文件混合。

• 代码：

  ifeq ("$(origin O)", "command line")KBUILD_OUTPUT := $(O)
  endif
  ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)$(shell mkdir -p $(KBUILD_OUTPUT))
  endif
  

• 说明：

  • 使用 make O=out 指定输出目录为 out。

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代码检查

• 作用：检查代码是否符合规范。

• 代码：

  ifeq ("$(origin C)", "command line")KBUILD_CHECKSRC = $(C)
  endif
  ifndef KBUILD_CHECKSRCKBUILD_CHECKSRC = 0
  endif
  

• 说明：

  • make C=1：检查需要重新编译的文件。
  • make C=2：检查所有源码文件。

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模块编译

• 作用：单独编译某个模块。方便开发者快速测试和调试特定模块。

• 代码：

  ifdef SUBDIRSKBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS)
  endif
  ifeq ("$(origin M)", "command line")KBUILD_EXTMOD := $(M)
  endif
  

• 说明：

  • 使用 make M=dir 编译指定目录的模块。

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获取主机架构和系统

• 作用：获取当前主机的架构和操作系统信息。确保编译环境与目标环境一致，避免因主机环境与目标环境不匹配导致的编译错误。

• 代码：

  HOSTARCH := $(shell uname -m | \sed -e s/i.86/x86/ \-e s/sun4u/sparc64/ \-e s/arm.*/arm/ \-e s/sa110/arm/ \-e s/ppc64/powerpc/ \-e s/ppc/powerpc/ \-e s/macppc/powerpc/ \-e s/sh.*/sh/)HOSTOS := $(shell uname -s | tr '[:upper:]' '[:lower:]' | \sed -e 's/\(cygwin\).*/cygwin/')export HOSTARCH HOSTOS
  

• 说明：

  • HOSTARCH：主机架构。
  • HOSTOS：主机操作系统。

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设置目标架构和交叉编译器

• 作用：设置目标板的架构和交叉编译器。确保编译出的 U-Boot 能够在目标板上运行。

• 代码：

  ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))CROSS_COMPILE ?=
  endifKCONFIG_CONFIG ?= .config
  export KCONFIG_CONFIG
  

• 说明：

  • 可以在顶层 Makefile 中直接定义 ARCH 和 CROSS_COMPILE，避免每次编译时手动指定。

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调用 scripts/Kbuild.include

• 作用：包含 scripts/Kbuild.include 文件，定义一些通用的变量和函数。

• 代码：

  scripts/Kbuild.include: ;
  include scripts/Kbuild.include
  

导出其他变量

• 作用：导出编译过程中需要的变量。确保子 Makefile 能够正确使用这些变量。

• 代码：

  export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC CPUDIR BOARDDIR
  export AS LD CC CPP AR NM LDR STRIP OBJCOPY OBJDUMP
  export KBUILD_CPPFLAGS NOSTDINC_FLAGS UBOOTINCLUDE OBJCOPYFLAGS LDFLAGS
  export KBUILD_CFLAGS KBUILD_AFLAGS
  

• 说明：

  • 导出架构、工具链、编译选项等变量。

make xxx_defconfig 过程

make xxx_defconfig 是一个关键的步骤，它用于根据指定的配置文件生成 .config 文件。这个 .config 文件包含了 U-Boot 的配置选项，后续的编译过程会依赖这个文件

顶层Makefile初始化

在顶层 Makefile 中，首先会初始化一些变量，并检查目标是否为配置目标（如 xxx_defconfig）。以下是关键代码段的分析：

# 定义一些变量
version_h := include/generated/version_autogenerated.h
timestamp_h := include/generated/timestamp_autogenerated.h# 定义不需要 .config 的目标
no-dot-config-targets := clean clobber mrproper distclean \help %docs check% coccicheck \ubootversion backup# 初始化变量
config-targets := 0
mixed-targets := 0
dot-config := 1# 检查目标是否为不需要 .config 的目标
ifneq ($(filter $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)ifeq ($(filter-out $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)dot-config := 0endif
endif# 检查目标是否为配置目标
ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),)config-targets := 1ifneq ($(words $(MAKECMDGOALS)),1)mixed-targets := 1endifendif
endif

• MAKECMDGOALS 是 Make 的一个环境变量，保存了用户指定的目标列表。例如，执行 make mx6ull_alientek_emmc_defconfig 时，MAKECMDGOALS 就是 mx6ull_alientek_emmc_defconfig。
• config-targets 和 mixed-targets 用于判断目标是否为配置目标，以及是否有多个目标混合在一起。
• mixed-targets：如果命令行中指定了多个目标（如 make oldconfig all），则 mixed-targets 被设置为 1。
• dot-config：如果目标是配置目标（如 xxx_defconfig），则 dot-config 被设置为 1，表示需要包含 .config 文件。

处理配置目标

如果目标是配置目标（如 xxx_defconfig），Makefile 会执行以下代码：

ifeq ($(mixed-targets),1)# 如果有混合目标，逐个处理PHONY += $(MAKECMDGOALS) __build_one_by_one$(filter-out __build_one_by_one, $(MAKECMDGOALS)): __build_one_by_one__build_one_by_one:$(Q)set -e; \for i in $(MAKECMDGOALS); do \$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile $$i; \done
elseifeq ($(config-targets),1)# 处理配置目标KBUILD_DEFCONFIG := sandbox_defconfigexport KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIGconfig: scripts_basic outputmakefile FORCE$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@%config: scripts_basic outputmakefile FORCE$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@endif
endif

• %config 目标：这是一个通配符目标，匹配所有以 _config 或 _defconfig 结尾的目标。例如，mx6ull_alientek_emmc_defconfig 就会匹配到这个目标。
• 依赖项
  • scripts_basic：编译一些基本的工具，如 fixdep。
  • outputmakefile：生成输出目录中的 Makefile（通常不会执行）。
  • FORCE：这是一个伪目标，总是会被重新生成，确保 %config 目标的命令每次都会执行。

依赖项处理

scripts_basic

scripts_basic 目标的作用是编译一些基本的工具，如 fixdep。

关键代码片段：

scripts_basic:$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic$(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

分析

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

这个命令会调用 scripts/Makefile.build，编译 scripts/basic 目录中的目标，生成 fixdep 工具。

outputmakefile

outputmakefile 目标的作用是生成输出目录中的 Makefile，但在大多数情况下不会执行。

关键代码片段：

outputmakefile:ifneq ($(KBUILD_SRC),)$(Q)ln -fsn $(srctree) source$(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/mkmakefile \$(srctree) $(objtree) $(VERSION) $(PATCHLEVEL)endif

分析：

条件判断：如果 KBUILD_SRC 为空，则 outputmakefile 不会执行。

FORCE

FORCE 是一个伪目标，总是会被重新生成，确保 %config 目标的命令每次都会执行。

关键代码片段：

PHONY += FORCE
FORCE:

调用 scripts/Makefile.build

cripts_basic 的处理

scripts_basic 目标的命令会调用 scripts/Makefile.build，编译 scripts/basic 目录中的目标。

关键代码片段：

__build: $(if $(KBUILD_BUILTIN), $(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \$(if $(KBUILD_MODULES), $(obj-m) $(modorder-target)) \$(subdir-ym) $(always)@:

分析：

1. 默认目标：__build 是默认目标，依赖于 builtin-target、lib-target、extra-y 等变量。
2. 生成 fixdep：最终会编译生成 scripts/basic/fixdep 工具。

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%config 的处理

%config 目标的命令会调用 scripts/Makefile.build，处理 scripts/kconfig 目录中的目标。

关键代码片段：

%_defconfig: $(obj)/conf$(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

分析：

1. 依赖项：$(obj)/conf，即 scripts/kconfig/conf 工具。

2. 命令：

   scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/../configs/xxx_defconfig Kconfig
   

   这个命令会使用 conf 工具，将 xxx_defconfig 文件中的配置输出到 .config 文件中。

总结

当执行 make xxx_defconfig 时，Makefile 会执行以下命令：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

这个命令会调用 scripts/Makefile.build，并传递 obj=scripts/kconfig 和 xxx_defconfig 作为参数。

生成 .config 文件

在 scripts/kconfig/Makefile 中，有以下规则：

%_defconfig: $(obj)/conf$(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

• $(obj)/conf 是一个主机工具，用于解析 Kconfig 文件并生成 .config 文件。
• --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ 指定了要使用的配置文件路径。
• $(Kconfig) 是顶层 Kconfig 文件，用于描述 U-Boot 的配置选项。

最终，scripts/kconfig/conf 工具会根据 xxx_defconfig 文件和 Kconfig 文件生成 .config 文件。

make 命令全过程解析

概述

在配置好 U-Boot 后（通过 make xxx_defconfig 生成 .config 文件），可以直接运行 make 命令来编译 U-Boot。make 命令的默认目标是 _all，而 _all 依赖于 all，all 又依赖于 ALL-y，最终生成 U-Boot 的二进制文件 u-boot.bin 和其他相关文件。

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默认目标 _all

在顶层 Makefile 中，默认目标是 _all。

关键代码片段：

# That's our default target when none is given on the command line
PHONY := _all
_all:

分析：

1. _all 目标：这是 make 命令的默认目标。
2. 依赖项：_all 依赖于 all。

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目标 all 的依赖

all 目标依赖于 ALL-y，ALL-y 是一个变量，包含了需要生成的所有文件。

关键代码片段：

all: $(ALL-y)

ALL-y 的定义：

ALL-y += u-boot.srec u-boot.bin u-boot.sym System.map u-boot.cfg binary_size_check
ALL-$(CONFIG_ONENAND_U_BOOT) += u-boot-onenand.bin
ALL-$(CONFIG_SPL) += spl/u-boot-spl.bin
ALL-$(CONFIG_TPL) += tpl/u-boot-tpl.bin
ALL-$(CONFIG_OF_SEPARATE) += u-boot.dtb
ALL-$(CONFIG_REMAKE_ELF) += u-boot.elf

分析：

1. ALL-y：包含了 U-Boot 的主要输出文件，如 u-boot.bin、u-boot.srec 等。
2. 条件依赖：根据配置选项（如 CONFIG_ONENAND_U_BOOT），ALL-y 可能会包含其他文件。

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生成 u-boot.bin

u-boot.bin 是 U-Boot 的最终二进制文件，其生成过程涉及多个步骤。

u-boot.bin 的依赖

u-boot.bin 依赖于 u-boot-nodtb.bin。

关键代码片段：

u-boot.bin: u-boot-nodtb.bin FORCE$(call if_changed,copy)

分析：

1. if_changed 函数：用于检查依赖文件是否有更新，如果有更新则执行命令。
2. 命令：将 u-boot-nodtb.bin 复制为 u-boot.bin。

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u-boot-nodtb.bin 的依赖

u-boot-nodtb.bin 依赖于 u-boot。

关键代码片段：

u-boot-nodtb.bin: u-boot FORCE$(call if_changed,objcopy)$(call DO_STATIC_RELA,$<,$@,$(CONFIG_SYS_TEXT_BASE))$(BOARD_SIZE_CHECK)

分析：

1. if_changed 函数：检查 u-boot 是否有更新，如果有更新则执行 objcopy 命令。
2. objcopy 命令：将 u-boot 转换为 u-boot-nodtb.bin。

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u-boot 的依赖

u-boot 依赖于 u-boot-init、u-boot-main 和 u-boot.lds。

关键代码片段：

u-boot: $(u-boot-init) $(u-boot-main) u-boot.lds FORCE$(call if_changed,u-boot__)

u-boot-init 和 u-boot-main 的定义：

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

分析：

1. u-boot-init：通常是 CPU 架构相关的启动文件，如 arch/arm/cpu/armv7/start.o。
2. u-boot-main：是所有子目录中 built-in.o 文件的集合。
3. u-boot.lds：是链接脚本，用于指定链接顺序和内存布局。

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链接过程

u-boot 的生成是通过链接 u-boot-init 和 u-boot-main 中的目标文件完成的。

关键代码片段：

u-boot: $(u-boot-init) $(u-boot-main) u-boot.lds FORCE$(call if_changed,u-boot__)

链接命令：

arm-linux-gnueabihf-ld.bfd -pie --gc-sections -Bstatic -Ttext 0x87800000 \-o u-boot -T u-boot.lds \arch/arm/cpu/armv7/start.o \--start-group \arch/arm/cpu/built-in.o \arch/arm/cpu/armv7/built-in.o \arch/arm/imx-common/built-in.o \arch/arm/lib/built-in.o \board/freescale/common/built-in.o \board/freescale/mx6ull_alientek_emmc/built-in.o \cmd/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 \... \--end-group \arch/arm/lib/eabi_compat.o \-lgcc -Map u-boot.map

分析：

1. 链接脚本 u-boot.lds：指定了链接顺序和内存布局。
2. start.o：是 CPU 的启动文件，通常是第一个被执行的代码。
3. built-in.o：是各个子目录中的目标文件集合，包含了 U-Boot 的所有功能模块。

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总结

make 命令的执行流程可以总结为以下几个步骤：

1. 默认目标 _all：make 命令的默认目标是 _all，它依赖于 all。
2. 目标 all：all 依赖于 ALL-y，ALL-y 包含了需要生成的所有文件，如 u-boot.bin。
3. 生成 u-boot.bin：
   • u-boot.bin 依赖于 u-boot-nodtb.bin。
   • u-boot-nodtb.bin 依赖于 u-boot。
   • u-boot 依赖于 u-boot-init、u-boot-main 和 u-boot.lds。
4. 链接过程：通过链接 u-boot-init 和 u-boot-main 中的目标文件，生成 u-boot。
5. 最终文件：生成 u-boot.bin 和其他相关文件