uboot 编译过程

 Uboot 编译过程

Uboot编译命令：

1. source env_ut.sh // set build enviroment source env_ut.sh // set build enviroment
2. ./build_uboot.sh
Build_uboot.sh脚本的内容如下：

#!/bin/sh
rm -f u-boot.bin
make ARCH=arm omap4460XXXXX_config
make
./checksum u-boot.bin > u-boot.cks
#

由上可知编译uboot的命令是make ARCH=arm omap4460XXXXX_config

$ make ARCH=arm omap4460XXXXX_config //生成配置文件config.mk和config.h
$make //生成可执行文件
使用上面的命令编译U-Boot，编译生成的所有文件都保存在源代码目录中。为了保持源代码目录的干净，可以使用如下命令将编译生成的文件输出到一个外部目录，而不是在源代码目录中，下面的2种方法都将编译生成的文件输出到 /tmp/build目录：

$ export BUILD_DIR=/tmp/build
$ make omap4460XXXXX_config
$ make
或
$ make O=/tmp/build omap4460XXXXX_config （注意是字母O，而不是数字0）
$ make

一：make ARCH=arm omap4460XXXXX_config 执行过程

omap4460XXXXX_config :
@./mkconfig $(@:_config=) arm omap4 omap4460XXXXX

$(@:_config=)获得目标板，即omap4460XXXXX_config中去掉”_config”的部分，omap4460XXXXX后面的参数依次是体系结构、cpu和开发板名称。

下面就来分析一下mkconfig这个脚本文件

#!/bin/sh –e
＃指定运行SHELL的程序

＃默认创建新的配置文件

APPEND=no # Default: Create new config file
BOARD_NAME="" # Name to print in make output

# $#是输入参数的个数

while [ $# -gt 0 ] ; do ＃当参数个数大于0时

case "$1" in ＃检测第一个参数的值

--) shift ; break ;; ＃参数左移一个，然后退出

-a) shift ; APPEND=yes ;; ＃参数左移一个，设APPEND的值，
-n) shift ; BOARD_NAME="${1%%_config}" ; shift ;;

*) break ;; ＃不是以上的值就退出

esac

done
环境变量$#表示传递给脚本的参数个数，这里的命令有6个参数，因此$#是6 。shift的作用是使$1=$2，$2=$3，$3=$4….，而原来的$1将丢失。因此while循环的作用是，依次处理传递给mkconfig脚本的选项。由于我们并没有传递给mkconfig任何的选项，因此while循环中的代码不起作用。最后将BOARD_NAME的值设置为$1的值，在这里就是“omap4460XXXXX”。

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

＃参数个数小于4或大于5，退出

[ $# -lt 4 ] && exit 1
[ $# -gt 6 ] && exit 1

echo "Configuring for ${BOARD_NAME} board..."

＃进入include目录

cd ./include

#

# Create link to architecture specific headers

#

＃删除旧的链接，根据传递进来的参数，创建新的链接

rm -f asm
ln -s asm-$2 asm
rm -f asm-$2/arch

if [ -z "$6" -o "$6" = "NULL" ] ; then
ln -s arch-$3 asm-$2/arch
else
ln -s arch-$6 asm-$2/arch
fi

＃如果第二个参数即体系结构是arm

if [ "$2" = "arm" ] ; then
rm -f asm-$2/proc
ln -s proc-armv asm-$2/proc
fi

#
# Create include file for Make
#
echo "ARCH = $2" > config.mk ＃创建config.mk文件，并将ARCH变量添加到文件中
echo "CPU = $3" >> config.mk ＃将变量CPU添加到文件中
echo "BOARD = $4" >> config.mk ＃将变量BOARD添加到文件中

[ "$5" ] && [ "$5" != "NULL" ] && echo "VENDOR = $5" >> config.mk
＃如果有第五个参数，也添加到文件中

[ "$6" ] && [ "$6" != "NULL" ] && echo "SOC = $6" >> config.mk

＃现在回想一下前面提到的makdfile文件中的一段代码

ifeq (include/config.mk,$(wildcard include/config.mk))

# load ARCH, BOARD, and CPU configuration

include include/config.mk

export ARCH CPU BOARD VENDOR

在这里就是引用刚才生成的config.mk中的各变量，

#

# Create board specific header file

#

＃下面就是创建一个头文件include/config.h, 根据APPEND的值决定是否创建新的文件

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

then

echo >> config.h

else

> config.h # Create new config file

fi
＃下面两行向config.h中添加内容

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

echo "#include <configs/$1.h>" >>config.h ＃这里包含了板子相关的配置文件

$1=omap4460XXXXX

exit 0

二：make的执行过程

若没有执行过“make <board_name>_config”命令就直接执行“make all”命令则会出现如下的才错误信息，然后停止编译：

System not configured - see README
U-Boot是如何知道用户没有执行过“make <board_name>_config”命令的呢？阅读U-Boot源代码就可以发现了，Makefile中有如下代码：
ifeq ($(obj)include/config.mk,$(wildcard $(obj)include/config.mk)) # config.mk存在
all:
sinclude $(obj)include/autoconf.mk.dep
sinclude $(obj)include/autoconf.mk
… …
else # config.mk不存在
… …
@echo "System not configured - see README" >&2
@ exit 1
… …
endif # config.mk
若include/config.mk 文件存在，则$(wildcard $(obj)include/config.mk) 命令执行的结果是“$(obj)include/config.mk”展开的字符串，否则结果为空。由于include/config.mk是“make <board_name>_config”命令执行过程生成的，若从没有执行过“make <board_name>_config”命令则include/config.mk必然不存在。因此Make就执行else分支的代码，在输出“System
not configured - see README”的信息后就返回了。

U-Boot makefile开头有一些跟主机软硬件环境相关的代码，在每次执行make命令时这些代码都被执行一次。

VERSION = 1 //主版本号
PATCHLEVEL = 1 //次版本号
SUBLEVEL = 4 //修正版本号
EXTRAVERSION = //版本号扩展
U_BOOT_VERSION = $(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)
//该uboot版本为1.1.4

VERSION_FILE = include/version_autogenerated.h
1. U-Boot 配置过程
（1）定义主机系统架构
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”表示后面跟的是一串命令脚本，而表达式“s/abc/def/”表示要从标准输入中，查找到内容为“abc”的，然后替换成“def”。其中“abc”表达式用可以使用“.”作为通配符。
命令“uname –m”将输出主机CPU的体系架构类型。作者的电脑使用Intel Core2系列的CPU，因此“uname –m”输出“i686”。 “i686”可以匹配命令“sed -e s/i.86/i386/”中的“i.86”，因此在作者的机器上执行Makefile，HOSTARCH将被设置成“i386” 。
（2）定义主机操作系统类型
HOSTOS := $(shell uname -s | tr '[:upper:]' '[:lower:]' | \
sed -e 's/\(cygwin\).*/cygwin/')
“uname –s”输出主机内核名字，作者使用Linux发行版Ubuntu9.10，因此“uname –s”结果是“Linux”。“tr '[:upper:]' '[:lower:]'”作用是将标准输入中的所有大写字母转换为响应的小写字母。因此执行结果是将HOSTOS 设置为“linux”。
export HOSTARCH HOSTOS

export表示从外部引进的变量。这些变量传递给下一层的Makefile

TOPDIR := $(shell if [ "$$PWD" != "" ]; then echo $$PWD; else pwd; fi)
export TOPDIR //获取顶层目录

ifeq (include/config.mk,$(wildcard include/config.mk))
# load ARCH, BOARD, and CPU configuration
include include/config.mk // 包含config.mk文件
export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC
其实已经说的很直观了，是从include/config.mk这个文件中装载ARCH这些变量的。

那么，我们再来看include/config.mk这个文件。

从官方下载的uboot是没有这个文件的。

执行make ARCH=arm omap4460XXXXX_config会生成config.mk文件

这样我们就可以在include下得到config.mk这个配置文件，

这样，在makefile中，就可以导出

export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC给makefile所用。

ifndef CROSS_COMPILE
ifeq ($(HOSTARCH),ppc)
CROSS_COMPILE =
else
ifeq ($(ARCH),ppc)
CROSS_COMPILE = powerpc-linux-
endif
ifeq ($(ARCH),arm) //定义交叉编译工具链，因为ARCH=arm，所以使用该工具链
#CROSS_COMPILE = arm-linux-
#CROSS_COMPILE = arm-none-linux-gnueabi-
CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/arm-2010q1/bin/arm-none-linux-gnueabi-
endif
ifeq ($(ARCH),i386)
ifeq ($(HOSTARCH),i386)
CROSS_COMPILE =
else
CROSS_COMPILE = i386-linux-
endif
endif
ifeq ($(ARCH),mips)
CROSS_COMPILE = mips_4KC-
endif
ifeq ($(ARCH),nios)
CROSS_COMPILE = nios-elf-
endif
ifeq ($(ARCH),nios2)
CROSS_COMPILE = nios2-elf-
endif
ifeq ($(ARCH),m68k)
CROSS_COMPILE = m68k-elf-
endif
ifeq ($(ARCH),microblaze)
CROSS_COMPILE = mb-
endif
ifeq ($(ARCH),blackfin)
CROSS_COMPILE = bfin-elf-
endif
endif
endif

export CROSS_COMPILE

# load other configuration
include $(TOPDIR)/config.mk //包含顶层的config.mk配置文件
最后将U-Boot顶层目录下的config.mk文件包含进来，该文件包含了对编译的一些设置。

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

OBJS = cpu/$(CPU)/start.o
ifeq ($(CPU),i386)
OBJS += cpu/$(CPU)/start16.o
OBJS += cpu/$(CPU)/reset.o
endif
ifeq ($(CPU),ppc4xx)
OBJS += cpu/$(CPU)/resetvec.o
endif
ifeq ($(CPU),mpc83xx)
OBJS += cpu/$(CPU)/resetvec.o
endif
ifeq ($(CPU),mpc85xx)
OBJS += cpu/$(CPU)/resetvec.o
endif
ifeq ($(CPU),bf533)
OBJS += cpu/$(CPU)/start1.o cpu/$(CPU)/interrupt.o cpu/$(CPU)/cache.o
OBJS += cpu/$(CPU)/cplbhdlr.o cpu/$(CPU)/cplbmgr.o cpu/$(CPU)/flush.o
Endif
对OBJS变量的赋值

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 += fs/ext4/libext4fs.a
LIBS += net/libnet.a
LIBS += disk/libdisk.a
LIBS += rtc/librtc.a
LIBS += dtt/libdtt.a
LIBS += drivers/libdrivers.a
LIBS += drivers/onenand/libonenand.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)
.PHONY : $(LIBS)

# Add GCC lib
PLATFORM_LIBS += -L $(shell dirname `$(CC) $(CFLAGS) -print-libgcc-file-name`)
对LIBS变量的赋值

# The "tools" are needed early, so put this first
# Don't include stuff already done in $(LIBS)
SUBDIRS = tools \
post \
examples \
post/cpu
.PHONY : $(SUBDIRS)
ALL = u-boot.srec u-boot.bin System.map

all: $(ALL)

这里all是我们make时遇到的第一个目标，其依赖分别为u-boot.srec u-boot.bin System.map

u-boot.srec: u-boot

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

u-boot.bin: u-boot

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

cp -f u-boot.bin /tftpboot

System.map: u-boot

@$(NM) $< | /

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

sort > System.map

这是all的三个依赖的建立，当make时，就会产生这三个目标。而他们又都是以uboot为依赖，只是形成的建立不同。

u-boot: depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)

UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBS) |sed -n -e 's/.*/(__u_boot_cmd_.*/)/-u/1/p'|sort|uniq`;/

$(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(OBJS) /

--start-group $(LIBS) $(PLATFORM_LIBS) --end-group /

-Map u-boot.map -o u-boot

这就是uboot的建立，他的依赖又分别是depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)。

depend dep:

@for dir in $(SUBDIRS) ; do $(MAKE) -C $$dir .depend ; done

这里循环进入变量SUBDIRS指定的子目录，执行make .depend命令。

$(SUBDIRS):

$(MAKE) -C $@ all

循环进入变量SUBDIRS指定的子目录，执行make all命令。

SUBDIRS = tools \

post \

examples \

post/cpu

$(LIBS):

$(MAKE) -C `dirname $@`

进入LIBS变量指定文件所在的目录里，执行make命令。`dirname $@`从文件名中去除不是目录的后缀，如

dirname lib_$(ARCH)/lib_$(ARCH).a结果就是lib_$(ARCH)目录。例如对于LIBS中的“common/libcommon.a”成员，程序将进入common目录执行Makefile，生成libcommon.a 。

$(LDSCRIPT)变量在顶层目录下的config.mk中定义，是链接脚本

#LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds.debug

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

u-boot.lds实质上是U-Boot连接脚本。对于生成的U-Boot编译生成的“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

$(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(OBJS) /

--start-group $(LIBS) $(PLATFORM_LIBS) --end-group /

最后由这个规则链接生成uboot文件

unconfig:

rm -f include/config.h include/config.mk

这里强行删除上一次生成的配置文件。