源码目录分析

文件夹及含义

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arch文件夹

和架构有关
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重点关注arm架构，其中mach-开头的文件夹是跟具体的设备有关。
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cpu目录下是具体的型号和架构相关，比如arm有如下几种架构：
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configs文件夹

此文件夹为 uboot配置文件， uboot是可配置的，但是你要是自己从头开始一个一个项目的配置，那就太麻烦了，因此一般半导体或者开发板厂商都会制作好一个配置文件，我们可以在这个做好的配置文件基础上来添加自己想要的功能。
这些半导体厂商或者开发板厂商制作好的配置文件统一 命名为“xxx_defconfig xxx”表示开发板名字，这些 defconfig文件都存放在 configs文件夹：

编译时，使用make xxx_defconfig命令即可配置 uboot。

.config文件

使用make xxx_defconfig命令之后会自动生成，内容如下（文件很大，截取一部分）：

  1. #
  2. # Automatically generated file; DO NOT EDIT.
  3. # U-Boot 2021.04 Configuration
  4. #
  6. #
  7. # Compiler: arm-linux-gnueabi-gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
  8. #
  9. CONFIG_CREATE_ARCH_SYMLINK=y
  10. CONFIG_LINKER_LIST_ALIGN=4
  11. # CONFIG_ARC is not set
  12. CONFIG_ARM=y
  13. # CONFIG_M68K is not set
  14. # CONFIG_MICROBLAZE is not set
  15. # CONFIG_MIPS is not set
  16. # CONFIG_NDS32 is not set
  17. # CONFIG_NIOS2 is not set
  18. # CONFIG_PPC is not set
  19. # CONFIG_RISCV is not set
  20. # CONFIG_SANDBOX is not set
  21. # CONFIG_SH is not set
  22. # CONFIG_X86 is not set
  23. # CONFIG_XTENSA is not set
  24. CONFIG_SYS_ARCH="arm"
  25. CONFIG_SYS_CPU="armv7"
  26. CONFIG_SYS_VENDOR="armltd"
  27. CONFIG_SYS_BOARD="vexpress"
  28. CONFIG_SYS_CONFIG_NAME="vexpress_ca9x4"
  29. ...
  30. #
  31. # Boot commands
  32. #
  33. # CONFIG_CMD_BOOTD is not set
  34. CONFIG_CMD_BOOTM=y
  35. CONFIG_CMD_BOOTZ=y
  36. CONFIG_BOOTM_LINUX=y
  37. CONFIG_BOOTM_NETBSD=y
  38. # CONFIG_BOOTM_OPENRTOS is not set
  39. # CONFIG_BOOTM_OSE is not set
  40. CONFIG_BOOTM_PLAN9=y
  41. CONFIG_BOOTM_RTEMS=y
  42. CONFIG_BOOTM_VXWORKS=y
  43. CONFIG_CMD_BOOTEFI=y
  44. CONFIG_CMD_BOOTEFI_HELLO_COMPILE=y

可以看出 .config文件中都是以“ CONFIG_”开始的配置项，这些配置项对应Makefile中的变量，为 y的变量一般用于控制某项功能使能。
举例：
CONFIG_CMD_BOOTM在.config中设置为y，根据cmd/makefile中的设置：

obj-y += boot.o
obj-$(CONFIG_CMD_BOOTM) += bootm.o

会生成obj-y +=bootm.o，然后obj-y会被加入到链接过程中。否则，生成其他name的.o文件，不会被链接到。

u-boot.xxx文件

  • u-boot：编译出来的 ELF格式的 uboot镜像文件。
  • u-boot.bin：编译出来的二进制格式的 uboot可执行镜像文件。
  • u-boot.cfg： uboot的另外一种配置文件。
  • u-boot.imx： u-boot.bin添加头部信息以后的文件， NXP的 CPU专用文件。
  • u-boot.lds：链接脚本。
  • u-boot.map： uboot映射文件，通过查看此文件可以知道某个函数被链接到了哪个地址上。
  • u-boot.srec： S-Record格式的镜像文件。
  • u-boot.sym： uboot符号文件。
  • u-boot-nodtb.bin：和 u-boot.bin一样， u-boot.bin就是 u-boot-nodtb.bin的复制文件。
  • .u-boot.xxx.cmd：命令文件，用于生成上面的文件

    Makefile分析

    编译信息的打印控制

    uboot中有三种打印编译过程信息的方式，分别是：
  1. 不打印任何信息：make -s
  2. 打印简化信息：默认配置
  3. 打印全部信息：make V=1

在makefile中可以看到这部分makefile逻辑

# Use 'make V=1' to see the full commands

# 获取变量V的获取处，检查是不是命令行
ifeq ("$(origin V)", "command line")
  KBUILD_VERBOSE = $(V) #是命令行则获取值
endif
ifndef KBUILD_VERBOSE
  KBUILD_VERBOSE = 0
endif

ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1)
# quiet和Q为空，表示打印全部编译信息
  quiet =
  Q =
else
# quiet_表示显示简化版本的编译信息
  quiet=quiet_
# @表示不输出命令内容
  Q = @
endif

# If the user is running make -s (silent mode), suppress echoing of
# commands

ifneq ($(filter 4.%,$(MAKE_VERSION)),)    # make-4
# 下面俩函数，表示从MAKEFLAGS中获取第一个单词，并用正则检查是否是-s
ifneq ($(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS))),)
# silent_表示什么都不输出
  quiet=silent_
endif
else                    # make-3.8x
ifneq ($(filter s% -s%,$(MAKEFLAGS)),)
  quiet=silent_
endif
endif

生成文件的保存目录

uboot可以用如下方式设置编译生成文件的保存目录，分别是

  • 设置makefile全局变量：export KBUILD_OUTPUT=output/files/; make
  • 设置O参数：make O=output/files

相关makefile逻辑如下：

ifeq ($(KBUILD_SRC),)
ifeq ("$(origin O)", "command line")
  KBUILD_OUTPUT := $(O) #从命令行获取目录路径，保存到变量
endif

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

# Cancel implicit rules on top Makefile
$(CURDIR)/Makefile Makefile: ;

ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)
saved-output := $(KBUILD_OUTPUT)
# 使用shell命令生成目录
KBUILD_OUTPUT := $(shell mkdir -p $(KBUILD_OUTPUT) && cd $(KBUILD_OUTPUT) \
                                && /bin/pwd)
$(if $(KBUILD_OUTPUT),, \
     $(error failed to create output directory "$(saved-output)"))

PHONY += $(MAKECMDGOALS) sub-make

$(filter-out _all sub-make $(CURDIR)/Makefile, $(MAKECMDGOALS)) _all: sub-make
    @:

# 使用make的-C选项，设置当前工作目录为设置的路径
sub-make: FORCE
    $(Q)$(MAKE) -C $(KBUILD_OUTPUT) KBUILD_SRC=$(CURDIR) \
    -f $(CURDIR)/Makefile $(filter-out _all sub-make,$(MAKECMDGOALS))

# Leave processing to above invocation of make
skip-makefile := 1
endif # ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)
endif # ifeq ($(KBUILD_SRC),)

获取本机OS和架构信息

通过调用shell命令uname，获取相关信息：

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

设置目标架构和配置文件

从命令行获取，直接赋值给变量：

ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))
CROSS_COMPILE ?=
endif

KCONFIG_CONFIG    ?= .config
export KCONFIG_CONFIG

makefile后面通过CROSS_COMPILE变量值再指定具体的工具：

AS        = $(CROSS_COMPILE)as
# Always use GNU ld
ifneq ($(shell $(CROSS_COMPILE)ld.bfd -v 2> /dev/null),)
LD        = $(CROSS_COMPILE)ld.bfd
else
LD        = $(CROSS_COMPILE)ld
endif
CC        = $(CROSS_COMPILE)gcc
CPP        = $(CC) -E
AR        = $(CROSS_COMPILE)ar
NM        = $(CROSS_COMPILE)nm
LDR        = $(CROSS_COMPILE)ldr
STRIP        = $(CROSS_COMPILE)strip
OBJCOPY        = $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP        = $(CROSS_COMPILE)objdump
LEX        = flex
YACC        = bison
AWK        = awk
PERL        = perl
PYTHON        ?= python
PYTHON2        = python2
PYTHON3        ?= python3

make xx_defconfig的流程

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make流程

从makefile看，如果没有指定目录，默认编译全部目标：

PHONY += all
ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
_all: all
else
_all: modules
endif

而all的定义为：

PHONY += inputs
inputs: $(INPUTS-y)

#all依赖inputs中指定为y的目标
all: .binman_stamp inputs

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

上面是默认一定会编译的目标，其他的需要在.config中配置为y，才会添加到all中：

INPUTS-$(CONFIG_ONENAND_U_BOOT) += u-boot-onenand.bin
...

完整的编译过程如下：
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