一、概述
1、理解u-boot的makefile需要的准備
linux常用命令、shell腳本基礎知識、makefile腳本基礎知識
2、Makefile的元素
萬變不離其宗，無論工程多么復雜，文件多么龐大，其實源於最簡單的makefile。Makefile典型的規則如下。
目標：依賴1，依賴2••••••
命令
舉一個簡單的例子
nand.bin : head.o nand.o main.o arm-linux-ld -Tnand.lds -o nand_elf head.o main.o arm-linux-objcopy -O binary -S nand_elf nand.bin
head.o:head.S arm-linux-gcc -Wall -c -o head.o head.S
nand.o:nand.c s3c2440_addr.h arm-linux-gcc -Wall -c -o nand.o nand.c
main.o:main.c s3c2440_addr.h arm-linux-gcc -Wall -c -o main.o main.c
clean: rm -f nand.bin nand_elf head.o nand.o main.o
形象的表達：待實現一個產品（目標），這個目的需要確定的原材料才能實現（依賴），還需要一套加工手段來制作（編譯規則）。
當最初的makefile設計完成后，為了實現可裁剪、自動化編譯等目的，不得不加入更多的makefile規則，當然make工具相應的功能也需要增加。可以肯定：這些增加的規則無非是更加方便、靈活的生成指定目標，更加方便的生成依賴關系，更加方便的生成編譯規則。
舉例：
更加方便靈活的的生成指定目標：通過選項指定生成目標的路徑
更加方便的生成依賴：自動生成依賴文件、通過變量選擇編譯的源碼
更加方便的生成指定規則：隱含規則、模式規則、通過變量選擇使用的編譯器及選項
3、u-boot Makefile體系的組成
Uboot是一個龐大的工程，需要從眾多的源文件中選擇部分源文件，采用合適的編譯手段，生成特定的目標文件。這不是一個簡單的任務，需要頂層的makefile，眾多的頂層makefile，makefile的include文件（config.mk、rules.mk）等來完成這個工作。
| 名 稱 | 描 述 |
| 頂層Makefile | 從總體上控制着u-boot的編譯、連接，定義總目標u-boot.bin |
| 頂層config.mk | 規定了編譯的規則，被所有Makefile所調用 |
| 頂層rules.mk | 生成依賴關系，被各級子目錄Makefile所調用 |
| 各級子目錄Makefile | 決定當前目錄的編譯、連接 |
| 頂層mkconfig | 在編譯之前運行，為編譯做准備 |
mkconfig(shel l腳本)是在編譯之前做一些准備，筆者認為可以不算做Makefile集體中的一部分。
| 名稱 | 描述 |
| include/config.mk | mkconfig所生成，被頂層Makefile所包含，定義ARCH、CPU等全局變量 |
| 各級子目錄.depend | 各級子目錄makefile所生成，並被各級子目錄makefile所包含，定義依賴關系 |
二、Makefile的目標
1、Makefile的總目標
頂層Makefile的總目標all是一個偽目標，有幾個分目標（目標文件）組成：$(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND)。其實，用戶也可以添加其他目標，如$(obj)u-boot.dis、$(obj)u-boot.img、$(obj)u-boot.hex等等。由於是一個偽目標，所以只要輸入命令make all，總會重建幾個分目標。
ALL = $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND)
2、Makefile的各級子目錄中的目標
子目錄中的all定義了當前目錄所有要生成的目標，LIB定義了當前目錄要生成的靜態庫，OBJS定義了當前目錄由“.c”文件編譯生成的目標“.o”,SOBJS定義了當前目錄由“.S”文件編譯生成的目標“.o”。
all: $(obj).depend $(START) $(LIB)
$(LIB): $(obj).depend $(OBJS) $(SOBJS)
三、Makefile的依賴
1、總目標的依賴
$(obj)u-boot: depend version $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)
總目標的依賴是由“depend version $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)”構成，重要的元素是“$(OBJS) $(LIBS)”。下面，我們看看“$(OBJS) $(LIBS)”，它們又是什么構成的，從而查看u-boot是怎樣選擇參與編譯連接的文件的。
編譯的過程是(*.c *.S) -- > (*.o *.a) --> (*.bin)，但是make工具分析Makefile的過程是相反的。為了生成(*.bin) 需要依賴(*.o *.a)，為了生成(*.o *.a)間接的又需要(*.c *.S)，可以說(*.c *.S)是最初的依賴（原材料）。
Uboot是一個通用的啟動代碼，可以在眾多的硬件平台上例如arm、powerpc，和操作系統上運行，例如vxworks、linux等等。源碼中有相應的源文件包，例如lib_ppc，lib_arm等等。其實，還有各種驅動，網卡、顯示器、串口、鍵盤等等。但是，對於一個特定的應用目標，它的硬件平台是確定的，所用的操作系統也是確定的，它的外設也是確定的。所以，需要對這些源文件進行裁剪。
在執行make all之前，首先要執行make *_config例如make smdk2410_config，通過執行mkconfig腳本，可以確定所用cpu的架構（ARCH）例如arm ，cpu的種類（CPU）例如arm920t，開發板（BOARD）例如smdk2410 ，soc（SOC）例如 s3c24x0，這些信息保存在mkconfig腳本生成的makefile包含文件include/config.mk中。include/config.mk會被包含進入頂層makefile中，根據這個文件所定義的變量值，從而確定用那些文件（依賴），例如lib_arm/，board/smdk2410，cpu/arm920t等等。這是一種大方向上的裁剪方式。
至於所用外設之類的裁剪方式，不是通過makefile來實現的，而是通過C語言的預處理實現的，配置文件是include/configs/<board_name>.h，例如include/configs/smdk2410.h。倘若smdk2410開發板上有CS8900網卡，可以通過在配置文件中定義一個宏來實現對網卡驅動的調用，例如“#define CONFIG_DRIVER_CS8900 1”。
本文主要討論的是makefile的分析，所以就來看看makefile是怎樣裁剪源文件的。
OBJS = cpu/$(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),mpc86xx) 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 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)
可以看到，通過調用ARCH、CPU、BOARD、SOC等變量來確定總目標依賴來的構成。
2、各級子母錄的依賴
依賴關系對於更新了源文件重建目標文件來說是重要的。比如下邊這個依賴關系，我們希望在更改了nand.c，或者更改了s3c2440_addr.h后，執行make都能重建nand.o。
nand.o:nand.c s3c2440_addr.h
通常c源文件更新了，對應的目標文件需要重建，由於模式規則（%.o:%.c）的支持，是能自動實現的。如果c源程序包含的頭文件如果改變了，也需要重建此c源程序的目標文件。但是，困難在於描述c源程序依賴的頭文件相當困難，因為c源程序當前文件包含的頭文件可能本身還包含其他的頭文件，而且人工描述頭文件的依賴實在是麻煩的工作。
gcc提供了一種自動產生依賴關系的方法，例如假設想查看test.c的依賴，執行命令gcc –M test.c就OK了。
Uboot自動生成依賴關系的方法是在每個子文件夾的makefile中調用rules.mk生成的.depend依賴關系文件。
rules.mk的內容如下：
######################################################################### _depend: $(obj).depend $(obj).depend: $(src)Makefile $(TOPDIR)/config.mk $(SRCS) @rm -f $@ @for f in $(SRCS); do \ g=`basename $$f | sed -e 's/\(.*\)\.\w/\1.o/'`; \ $(CC) -M $(HOST_CFLAGS) $(CPPFLAGS) -MQ $(obj)$$g $$f >> $@ ; \ done #########################################################################
四、makefile編譯規則
源文件(*.c *.S) -- > 目標文件、庫文件(*.o *.a) -->總目標 (*.srec *.bin *.map)。
1、 總目標的編譯規則 庫文件 (*.o *.a) -->總目標 (*.srec *.bin *.map)
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 $< $@ $(obj)u-boot.img: $(obj)u-boot.bin ./tools/mkimage -A $(ARCH) -T firmware -C none \ -a $(TEXT_BASE) -e 0 \ -n $(shell sed -n -e 's/.*U_BOOT_VERSION//p' $(VERSION_FILE) | \ sed -e 's/"[ ]*$$/ for $(BOARD) board"/') \ -d $< $@ $(obj)u-boot.dis: $(obj)u-boot $(OBJDUMP) -d $< > $@ $(obj)u-boot: depend version $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT) UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBS) |sed -n -e 's/.*\(__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p'|sort|uniq`;\ cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS) \ --start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \ -Map u-boot.map -o u-boot $(OBJS): $(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@)) $(LIBS): $(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@)) $(SUBDIRS): $(MAKE) -C $@ all $(NAND_SPL): version $(MAKE) -C nand_spl/board/$(BOARDDIR) all $(U_BOOT_NAND): $(NAND_SPL) $(obj)u-boot.bin cat $(obj)nand_spl/u-boot-spl-16k.bin $(obj)u-boot.bin > $(obj)u-boot-nand.bin version: @echo -n "#define U_BOOT_VERSION \"U-Boot " > $(VERSION_FILE); \ echo -n "$(U_BOOT_VERSION)" >> $(VERSION_FILE); \ echo -n $(shell $(CONFIG_SHELL) $(TOPDIR)/tools/setlocalversion \ $(TOPDIR)) >> $(VERSION_FILE); \ echo "\"" >> $(VERSION_FILE) gdbtools: $(MAKE) -C tools/gdb all || exit 1 updater: $(MAKE) -C tools/updater all || exit 1 env: $(MAKE) -C tools/env all || exit 1 depend dep: for dir in $(SUBDIRS) ; do $(MAKE) -C $$dir _depend ; done tags ctags: ctags -w -o $(OBJTREE)/ctags `find $(SUBDIRS) include \ lib_generic board/$(BOARDDIR) cpu/$(CPU) lib_$(ARCH) \ fs/cramfs fs/fat fs/fdos fs/jffs2 \ net disk rtc dtt drivers drivers/sk98lin common \ \( -name CVS -prune \) -o \( -name '*.[ch]' -print \)` etags: etags -a -o $(OBJTREE)/etags `find $(SUBDIRS) include \ lib_generic board/$(BOARDDIR) cpu/$(CPU) lib_$(ARCH) \ fs/cramfs fs/fat fs/fdos fs/jffs2 \ net disk rtc dtt drivers drivers/sk98lin common \ \( -name CVS -prune \) -o \( -name '*.[ch]' -print \)` $(obj)System.map: $(obj)u-boot @$(NM) $< | \ grep -v '\(compiled\)\|\(\.o$$\)\|\( [aUw] \)\|\(\.\.ng$$\)\|\(LASH[RL]DI\)' | \ sort > $(obj)System.map
2、子目錄中的編譯規則 源文件(*.c *.S) -- > 目標文件、庫文件(*.o *.a)
子目錄中的編譯規則是在頂層目錄的config.mk中給出，如下所示。
$(obj)%.s: %.S $(CPP) $(AFLAGS) -o $@ $< $(obj)%.o: %.S $(CC) $(AFLAGS) -c -o $@ $< $(obj)%.o: %.c $(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<
庫文件的編譯規則在各子目錄中的makefile中給出，舉例board/smdk2410/libsmdk2410.a的生成規則。 board/smdk2410文件夾中的makefile內容如下：
$(LIB): $(obj).depend $(OBJS) $(SOBJS) $(AR) $(ARFLAGS) $@ $(OBJS) $(SOBJS)
注意：分析Makefile的細節，必須要分析它的包含文件config.mk，它確定了程序編譯、連接的選項，以及目標文件生成的規則等等內容。
五、u-boot整個編譯過程
1、makefile整體解析過程
為了生成u-boot.bin這個文件，首先要生成構成u-boot.bin的各個庫文件、目標文件。為了各個庫文件、目標文件就必須進入各個子目錄執行其中的Makefile。由此，確定了整個編譯的命令和順序。
2、makefile整體編譯過程
首先，根據各個庫文件、目標文件出現的先后順序，依次進入各個子目錄編譯從而生成這些目標
$(OBJS):
echo $(OBJS)
$(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))
$(LIBS):
$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))
然后，回到頂層目錄，繼續執行頂層Makefile的總目標，最后生成u-boot.bin。
六、u-boot編譯的特點
1、編譯子目錄
編譯子目錄的方法是進入子目錄，然后執行子目錄中的Makefile
2、子目錄Makefile的內容
子目錄Makefile的編譯規則以及依賴是由頂層的config.mk、rules.mk構成，子目錄的Makefile在使用時是用include包含進來的。
附：uboot下載地址：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/