uboot源码——根目录下的Makefile文件分析

以下内容源于朱有鹏嵌入式课程的学习与整理，如有侵权请告知删除。

uboot来源于uboot官网，或者SoC官方（研发s5pv210这款芯片的公司推出的开发板叫SMDKV210），或者具体开发板的官方（深圳市九鼎科技公司推出的、基于s5pv210芯片的X210开发板）。本文以x210开发板为例，详细分析uboot配置及编译阶段的流程。

uboot的主要目录与文件

主要文件包括：/mkconfig，/Makefile，/config.mk。

主要文件夹有：board，cpu，common、include。

board文件夹中每个子文件夹表示一个开发板，cpu文件夹中每个子文件夹都是一个SoC系列。

uboot的配置与编译的步骤

（1）将源码解压在适当的目录下。

（2）配置，即在uboot的根目录下执行“make x210_sd_config”。

（3）编译，即在uboot的根目录下执行“make”（或者“make -s”，表示静默编译）。

uboot的配置与编译的流程

下图是配置及编译阶段代码执行的具体流程。

对uboot主目录下的Makefile文件进行分析

（1）uboot的版本号。（24~29行）
VERSION = 1
PATCHLEVEL = 3
SUBLEVEL = 4
EXTRAVERSION =
U_BOOT_VERSION = $(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)
VERSION_FILE = $(obj)include/version_autogenerated.h
这四个变量的含义依次为：主版本号、次版本号、再次版本号、附加的版本信息（值为空，可以给用户使用）。
U-Boot_VERSION，这个变量的值为真正的uboot版本号，易知其值为1.3.4。
VERSION_FILE，这个变量的值是一个.h文件，注意=是并行赋值的意思，类似于Verilog语言中的<=。要注意:=（可以理解为串行赋值）和=的区别。$(obj)这个变量是在后面定义并赋值的，其值是编译输出路径。
version_autogenerated.h这个文件是在make之后自动生成的，文件内容是一条宏，这条宏给将其他.c文件提供uboot的版本号。
（2）确定主机信息然后导出。（31~43行）
HOSTARCH := $(shell uname -m | \sed -e s/i.86/i386/ \-e s/sun4u/sparc64/ \-e s/arm.*/arm/ \-e s/sa110/arm/ \-e s/powerpc/ppc/ \-e s/ppc64/ppc/ \-e s/macppc/ppc/)
HOSTARCH、HOSTOS分别表示主机的CPU架构和操作系统。
makefile的函数调用与变量调用很类似，格式是$( function arguments)，其实上面一大段的意思是变量HOSTARCH的值是一个函数的返回值。
shell是makefile中的一个函数，$(shell XXX)会被解析成执行shell命令XXX；此处是执行了一条 uname -m |sed -e ……，符号 \是makefile的换行符。
其中，|是shell语法中的管道结构，例如：XXX | YYY ，表达式XXX 的输出将作为表达式YYY的输入，YYY的输出才是整句表达式的输出。
uname -m 指令将输出负责编译的主机cpu架构，比如ixx86；sed -e是替换命令，比如把ixx86替换为i386。
由此可见这个HOSTARCH变量的值是负责编译的主机cpu架构。大部分情况下我们得到的都是i386。
HOSTOS := $(shell uname -s | tr '[:upper:]' '[:lower:]' | \sed -e 's/$cygwin$.*/cygwin/')export	HOSTARCH HOSTOS
这个HOSTOS变量和上一句HOSTARCH变量的原理类似，管道第一部分uname -s会得到负责编译的主机的OS，比如Linux。
管道第二部分是将大写转换成小写。
管道第三部分的意思是如果前面一个部分得到了cygwin系统，则格式要转换一下。不必深究，因为cygwin基本没人用……
由此可见这个HOSTOS变量的值是负责编译的主机操作系统。大部分情况下我们得到的都是linux。
导出两个变量到全局，使其为环境变量，让其他的文件也可以使用架构和系统信息。
（3）实现静默编译功能。（49~54行）
# Allow for silent builds
ifeq (,$(findstring s,$(MAKEFLAGS)))
XECHO = echo
else
XECHO = :
endif
这整段是为了实现make的静默选项功能。其中，findstring一个函数，$(findstrings, $ (MAKEFLAGS))功能是从$(MAKEFLAGS)中找出字符‘s’。
$(MAKEFLAGS)是make的flag（选项），如果在控制台中输入“make -s”，则$(MAKEFLAGS)的值为‘s’。
如果$(findstring $(MAKEFLAGS))没找到‘s’，这个表达式的值为空，则ifeq（）为真，即make时无需静默。
无需静默的实现方法是令变量XECHO值为关键字echo，因为makefile中每次需要打印都会使用XECHO，而不是直接使用echo本身。
静默make的实现方法是令变量XECHO值为空，当makefile需要打印时会调用XECHO，由于其为空，故无法打印make信息。
注：编译工具链的信息是永远打印的，和make的静默选项无关。
（4）设置各种路径。（78~123行）

makefile支持“单独外部路径编译”，它的原理和keil把.o、.l、.bin、.a等中间文件放在单独的文件夹内的原理相同，都是为了使源码更简洁明了，防止被中间文件污染；以及为了同时维护多个配置编译方式。
有两种方式实现“单独外部路径编译”。方法一：例如在控制台中输入“make O=输出目录路径” ，将输出文件夹的路径作为参数。方法二：在Makefile中导出环境变量，即“export BUILD_DIR=输出目录路径”。
方法一的优先级高，会覆盖方法二；而且方法一必须每次输入make时都要输入参数（不论是make clean还是make config 的时候），格式如“make O=输出目录 disclean”。
ifdef O
ifeq ("$(origin O)", "command line")
BUILD_DIR := $(O)
endif
endififneq ($(BUILD_DIR),)
saved-output := $(BUILD_DIR)
上面这段是方法一的具体实现。如果make时输入参数“O=输出目录”，那么makefile会认为定义了变量O，于是乎这段代码会开始执行。
其中，$(origin O)中origin是函数名，$(origin O)的功能是返回变量O的来源；由此可知，如果O的来源是控制台命令，则变量BUILD_DIR的值就是变量O的值。
然后进行一个判断，如果变量BUILD_DIR不为空，则变量saved-output的值为BUILD_DIR，即saved-output的值也是输出目录的路径。
# Attempt to create a output directory.
$(shell [ -d ${BUILD_DIR} ] || mkdir -p ${BUILD_DIR})
上面这句是shell语法中简写的if表达式，其作用是当输出文件夹路径不存在时就创建它。
其中包含两个表达式，表达式1||表达式2。当表达式1为真时，表达式2不会被解释器执行，因为总结果一定为真，（尽管总的结果没有意义）。唯有表达式1为假时，解释器才会去执行表达式2，这样就能用逻辑表达式来实现if语句的功能了。
表达式1中，方括号是固定用法，是为了突出里面表达式是判断语句。-d是shell中判断路径是否存在的符号，如果路径存在则为表达式1为真；如果路径不存在，表达式1为假，解释器会执行表达式2，即创建输出文件夹路径。
# 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),)
这几句代码是确保输出文件夹路径创建成功。&&的功能是连续执行两句语句，当cd $(BUILD_DIR)执行完后，执行/bin/pwd，即打印当前路径。
$(if xxx，yyy，zzz）是makefile的判断函数，如果xxx为真，则执行yyy并返回值，否则执行zzz并返回值。由此可知如果未成功创建BUILD_DIR，就会输出错误打印信息。
OBJTREE		:= $(if $(BUILD_DIR),$(BUILD_DIR),$(CURDIR))
SRCTREE		:= $(CURDIR)
TOPDIR		:= $(SRCTREE)
LNDIR		:= $(OBJTREE)
export	TOPDIR SRCTREE OBJTREE
这段代码是设置并导出了很多和路径有关的环境变量。
如果BUILD_DIR不为空，OBJTREE（放产生的.o文件）的值就为BUILD_DIR，如果为空，则OBJTREE的值就为CURDIR（即current direction，当前源码所在的目录）。
SRCTREE的值为当前源码所在目录，TOPDIR的值为SRCTREE的值即当前源码所在目录，LNDIR（应该是放链接产生的文件）的值和OBJTREE相同。
MKCONFIG	:= $(SRCTREE)/mkconfig
export MKCONFIG
将变量MKCONFIG的值设置为当前源码目录下的mkconfig文件，并导出为环境变量。
这个shell脚本文件是正式make之前的配置脚本，十分重要。
ifneq ($(OBJTREE),$(SRCTREE))
REMOTE_BUILD	:= 1
export REMOTE_BUILD
endif
判断OBJTREE的值和SRCTREE的值是否不相等，即判断是否使用了“单独外部路径编译”，如果使用了这个功能，则REMOTE_BUILD值为1，并将其导出至全局。
# $(obj) and (src) are defined in config.mk but here in main Makefile
# we also need them before config.mk is included which is the case for
# some targets like unconfig, clean, clobber, distclean, etc.
ifneq ($(OBJTREE),$(SRCTREE))
obj := $(OBJTREE)/
src := $(SRCTREE)/
else
obj :=
src :=
endif
export obj src
判断OBJTREE的值和SRCTREE的值是否不相等，即判断是否使用了“单独外部路径编译”功能，如果使用了这个功能，则将obj的值赋为OBJTREE的值，将src的值赋为SRCTREE的值；反之则值都为空。最后将他们全部导出至全局。
（5）设置编译工具链。（126~185行）
ifeq ($(ARCH),powerpc)
ARCH = ppc
endififeq ($(obj)include/config.mk,$(wildcard $(obj)include/config.mk))
开头三句是powerpc架构的名称转换。
最后一句$(wildcard xxx) ，参数xxx是一个文件名格式(可使用通配符)，这个函数的返回值是一列和格式匹配且真实存在的文件的名称。但是这句应该没什么意义，因为连endif都没有。
# load ARCH, BOARD, and CPU configuration
include $(obj)include/config.mk
export	ARCH CPU BOARD VENDOR SOC
config.mk这个文件是在配置过程创建的，也就是“make x210_sd_config”（这个目标在2588行）时创建的。它会去执行/mkconfig脚本，而/mkconfig脚本将创建include/config.mk并将参数填充进去。
config.mk的内容分别定义了ARCH、CPU、BOARD、VENDOR、SOC这几个变量的值（这些值来自主Makefile第2589行的配置项里的传参）。
ARCH   = arm
CPU    = s5pc11x
BOARD  = x210
VENDOR = samsung
SOC    = s5pc110
通过把config.mk文件包含进来，其内容将在本makefile中原地展开。
主Makefile得到这几个变量值后，再将它们导出到环境变量。
ifndef CROSS_COMPILE
ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))
CROSS_COMPILE =
else
ifeq ($(ARCH),ppc)
CROSS_COMPILE = ppc_8xx-
endif
ifeq ($(ARCH),arm)
#CROSS_COMPILE = arm-linux-
#CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/4.4.1-eabi-cortex-a8/usr/bin/arm-linux-
#CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/4.2.2-eabi/usr/bin/arm-linux-
CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
endif
ifeq ($(ARCH),i386)
CROSS_COMPILE = i386-linux-
endif
#中间略去
ifeq ($(ARCH),sparc)
CROSS_COMPILE = sparc-elf-
endif	# sparc
endif	# HOSTARCH,ARCH
endif	# CROSS_COMPILEexport	CROSS_COMPILE
这上面一整段是配置交叉编译工具链的前缀，即arm-none-linux-gnueabi- ，一旦确定了前缀，加上后缀就能定义在编译过程中用到的各种工具，如ar、gcc等；
前缀的选择是通过前面获得的变量ARCH（目标cpu的架构）来判断的。
# load other configuration
include $(TOPDIR)/config.mk
此处将/config.mk文件包含进来，它将在原地展开，继续对编译属性和链接属性进行设置。由于文件内容过多，另辟文章讨论，见博客：uboot源码——根目录下的config.mk文件分析_天糊土的博客-CSDN博客
注意：此处的config.mk文件是源码自带的，与x210_sd_config生成的include/config.mk不同。
（6）设置规则。
OBJS  = cpu/$(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),mpc85xx)
OBJS += cpu/$(CPU)/resetvec.o
endifOBJS := $(addprefix $(obj),$(OBJS))
这里将众多.o文件赋给了OBJS变量，这个变量会成为后面目标u-boot的依赖。
其中用到了多次“+=”赋值符号，此赋值符号的含义其实是在变量原本的值后面在续上新的值，就是额外添加的意思。
LIBS  = lib_generic/libgeneric.a
LIBS += $(shell if [ -f board/$(VENDOR)/common/Makefile ]; then echo \"board/$(VENDOR)/common/lib$(VENDOR).a"; fi)
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
LIBS += net/libnet.a
#略去
LIBS += drivers/spi/libspi.a
ifeq ($(CPU),mpc83xx)
LIBS += drivers/qe/qe.a
endif
ifeq ($(CPU),mpc85xx)
LIBS += drivers/qe/qe.a
endif
LIBS += drivers/rtc/librtc.a
#略去LIBS := $(addprefix $(obj),$(LIBS))
.PHONY : $(LIBS) $(VERSION_FILE)LIBBOARD = board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a
LIBBOARD := $(addprefix $(obj),$(LIBBOARD))# Add GCC lib
PLATFORM_LIBS += -L $(shell dirname `$(CC) $(CFLAGS) -print-libgcc-file-name`) -lgcc
将众多.a库文件赋给了LIBS变量，以及将和板子有关的.a文件赋给了LIBBOARD变量，这两个变量会成为后面目标u-boot的依赖。
# The "tools" are needed early, so put this first
# Don't include stuff already done in $(LIBS)
SUBDIRS	= tools \examples \api_examples.PHONY : $(SUBDIRS)ifeq ($(CONFIG_NAND_U_BOOT),y)
NAND_SPL = nand_spl
U_BOOT_NAND = $(obj)u-boot-nand.bin
endififeq ($(CONFIG_ONENAND_U_BOOT),y)
ONENAND_IPL = onenand_bl1
U_BOOT_ONENAND = $(obj)u-boot-onenand.bin
endif__OBJS := $(subst $(obj),,$(OBJS))
__LIBS := $(subst $(obj),,$(LIBS)) $(subst $(obj),,$(LIBBOARD))
根据autoconf.mk中nand和onenand的CONFIG做了一个判断，是否使用相应的.bin文件。
ALL += $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND) $(U_BOOT_ONENAND) $(obj)u-boot.dis
ifeq ($(ARCH),blackfin)
ALL += $(obj)u-boot.ldr
endifall:		$(ALL)
本段出现了顶层makefile的第一条规则（即目标-依赖-操作），故默认情况下将以all这个变量作为最终目标。由于本条规则没有任何操作，因此一旦把依赖（也就是$(ALL)）实现了，整个makefile文件的最终目标就达成了。
可以认为，本makefile的终极目标，其实是$(ALL)所代表的那些文件。
$(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 $< $@#略$(obj)System.map:	$(obj)u-boot@$(NM) $< | \grep -v '$compiled$\|$\.o$$$\|$ [aUw] $\|$\.\.ng$$$\|$LASH[RL]DI$' | \sort > $(obj)System.map
这些都是为了产生最终文件的规则。
# Auto-generate the autoconf.mk file (which is included by all makefiles)
#
# This target actually generates 2 files; autoconf.mk and autoconf.mk.dep.
# the dep file is only include in this top level makefile to determine when
# to regenerate the autoconf.mk file.
$(obj)include/autoconf.mk.dep: $(obj)include/config.h include/common.h@$(XECHO) Generating $@ ; \set -e ; \: Generate the dependancies ; \$(CC) -x c -DDO_DEPS_ONLY -M $(HOST_CFLAGS) $(CPPFLAGS) \-MQ $(obj)include/autoconf.mk include/common.h > $@$(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 > $@sinclude $(obj)include/autoconf.mk.dep
本段的功能是根据include/configs/x210_sd.h来生成autoconf.mk，makefile利用这些autoconf.mk中的变量来指导编译过程的走向（条件编译）。
（7）设置与cpu相关的伪目标。

由于这些代码都与cpu本身有关，有2000多行，且功能重复，我们挑选板子上的s5pv210为例子来分析，这行代码大概位于2589行。
x210_sd_config :	unconfig@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm s5pc11x x210 samsung s5pc110@echo "TEXT_BASE = 0xc3e00000" > $(obj)board/samsung/x210/config.mk
本段代码主要负责编译之前的配置过程，即在控制台输入“make x210_sd_config”。其依赖是unconfig，此变量代表未配置的意思，通过这个方法，我们便可以多次配置。
MKCONFIG这个变量代表的是源码目录下最关键的一个shell文件即mkconfig，这个shell文件负责了make之前的配置过程。
行首的@代表静默执行，这段代码在执行$(MKCONFIG)前，还把$(@:_config=)、arm、s5pc11x、x210、samsung、s5pc110这6个主要参数传给了mkconfig。
其中参数$(@:_config=)是引用了一个替换函数，将该规则中的目标（用@表示）中的_config用空替换，故$(@:_config=)的值为“x210_sd”。
最后把TEXT_BASE的值填充入config.mk文件，指定uboot的虚拟链接地址，完成所有配置工作。
关于mkconfig文件，见博客uboot源码——根目录下的mkconfig文件分析_天糊土的博客-CSDN博客。