2014-10 u-boot make过程分析

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* @author    Maoxiao Hu

* @version   V1.0.0

* @date       Dec-2014

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* < COPYRIGHT 2014 ISE of SHANDONG UNIVERSITY >

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Based on u-boot-2014-10.

 

当我们已经做完make xxx_defconfig后（这个流程可以参看：《2014-10 u-boot make xxx_defconfig 过程分析》），在源码顶层目录生成.config文件，然后我们执行make命令，下面是它的流程：

make默认make all所有的目标，而all的定义如下：

 

all:        $(ALL-y)

 

需要条件$(ALL-y)，而$(ALL-y)的定义如下：

 

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

 

需要条件：

1、u-boot.srec

u-boot.srec: u-boot FORCE

    $(call if_changed,objcopy)

2、u-boot.bin

u-boot.bin: u-boot FORCE

    $(call if_changed,objcopy)

    $(call DO_STATIC_RELA,$<,$@,$(CONFIG_SYS_TEXT_BASE))

    $(BOARD_SIZE_CHECK)

3、System.map

System.map: u-boot

 

        @$(call SYSTEM_MAP,$<) > $@

 

4、binary_size_check

 binary_size_check: u-boot.bin FORCE

     @file_size=$(shell wc -c u-boot.bin | awk '{print $$1}') ; \

     map_size=$(shell cat u-boot.map | \

         awk '/_image_copy_start/ {start = $$1} /_image_binary_end/ {end = $$1} END {if (start != "" && end != "") print "ibase=16; " toupper(end) " - " toupper(start)}' \

         | sed 's/0X//g' \ 

         | bc); \          

     if [ "" != "$$map_size" ]; then \

         if test $$map_size -ne $$file_size; then \

             echo "u-boot.map shows a binary size of $$map_size" >&2 ; \                                                                                                                              

             echo "  but u-boot.bin shows $$file_size" >&2 ; \

             exit 1; \     

         fi \

     fi                    

 

由此大概可以看出，他们都首先需要u-boot这个elf文件。

而u-boot的依赖关系：

u-boot:$(u-boot-init) $(u-boot-main) u-boot.lds

    $(call if_changed,u-boot__)

 

（1）u-boot-init定义为：

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

head-y的定义为：  

head-y := $(CPUDIR)/start.o

（2）u-boot-main定义为：

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

libs-y的定义为各种库和驱动，项目较多，在此只列出几个比较麻烦的引用：

libs-y += lib/

libs-$(HAVE_VENDOR_COMMON_LIB) += board/$(VENDOR)/common/

libs-y += $(CPUDIR)/

ifdef SOC

libs-y += $(CPUDIR)/$(SOC)/

 

endif

 

libs-y += arch/$(ARCH)/lib/

 

VENDOR CPUDIR SOC ARCH等的定义在顶层目录中的config.mk，因为顶层目录的config.mk已经被包含到Makefile中了：

include$(srctree)/config.mk

config.mk的内容在以后博客中分析（已更新《2014-10 u-boot 顶层config.mk分析》）。

（3）u-boot.lds定义为：

u-boot.lds: $(LDSCRIPT) prepare FORCE

    $(call if_changed_dep,cpp_lds)

$(LDSCRIPT)定义为：

 514 # If there is no specified link script, we look in a number of places for it

 515 ifndef LDSCRIPT

 516     ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),)

 517         LDSCRIPT := $(srctree)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds

 518     endif

 519     ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),)

 520         LDSCRIPT := $(srctree)/$(CPUDIR)/u-boot.lds

 521     endif

 522     ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),)

 523         LDSCRIPT := $(srctree)/arch/$(ARCH)/cpu/u-boot.lds

 524     endif

 525 endif

 

LDSCRIPT优先使用这三者中后面的lds，因为:=符号的取值是由命令当前所处位置决定的。

 

preparede定义：

prepare:prepare0

prepare0的定义：

prepare0: archprepare FORCE

    $(Q)$(MAKE)$(build)=.

 

archprepare的定义：

archprepare: prepare1 scripts_basic

scripts_basic展开为：

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

原因请见另一篇blog《u-boot make xxx_defconfig 过程分析》。

prepare1的定义：

prepare1: prepare2 $(version_h) $(timestamp_h) include/config/auto.conf

－－－－－－

$(version_h): include/config/uboot.release FORCE

    $(call filechk,version.h)

version_h:= include/generated/version_autogenerated.h

$(timestamp_h): $(srctree)/Makefile FORCE

    $(call filechk,timestamp.h)

timestamp_h := include/generated/timestamp_autogenerated.h

－－－－－－

prepare2的定义：

prepare2: prepare3 outputmakefile

outputmakefile并不执行，原因还是请见另一篇blog《u-boot make xxx_defconfig 过程分析》。

prepare3的定义：

prepare3: include/config/uboot.release

 

include/config/auto.conf的定义和生成：

include/config/%.conf:$(KCONFIG_CONFIG) include/config/auto.conf.cmd

 

    $(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile silentoldconfig

 

$(KCONFIG_CONFIG) 就是 .config 这个配置文件。

那么  include/config/auto.conf.cmd 这个文件应该在什么时候生成？

现在仍然假设 auto.conf 和 auto.conf.cmd 还没有生成，那么由上面的 $(KCONFIG_CONFIG) include/config/auto.conf.cmd: ; 这条语句知道，该语句中的目标没有依赖，也没有生成它的规则命令，所以可想 GNU Make 本身无法生成 auto.conf.cmd 的。然后该条语句后面的一个分号表明，这两个目标被强制是最新的，所以下面这条命令得以执行：
$(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile silentoldconfig

这里我们看到要生成一个目标 silentoldconfig ，这个目标定义在 scripts/kconfig/Makefile 中。因为这里使用 -f 选项重新指定了顶层 Makefile，而目标又是 silentoldconfig ，所以该命令最终会在顶层 Makefile 的 462-464 这里执行：

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%config: scripts_basic outputmakefile FORCE         $(Q)mkdir -p include/linux include/config         $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

这时，我们来到 scripts/kconfig/Makefile 文件里。在该文件的 32-34 行看到：

1 2 3

silentoldconfig: $(obj)/conf         $(Q)mkdir -p include/generated         $< -s $(Kconfig)

从上面看到，silentoldconfig 目标需要依赖 conf 这个程序，该程序也在 scripts/kconfig 目录下生成。
$< -s $(Kconfig) 该条命令相当于 conf -s $(Kconfig) ，这里 $(Kconfig) 是位于不同平台目录下的 Kconfig 文件，比如在 x86 平台就是 arch/x86/Kconfig 。

conf 程序的源代码的主函数在同目录的 conf.c 文件中，在 main() 函数中看到：

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while ((opt = getopt(ac, av, "osdD:nmyrh")) != -1) {         switch (opt) {         case 'o':             input_mode = ask_silent;             break;         case 's':             input_mode = ask_silent;             sync_kconfig = 1;             break; ... ...

所以，在使用 s 参数时，sync_kconfig 这个变量会为 1 。同样在 main() 函数还看到：

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if (sync_kconfig) {         name = conf_get_configname();         if (stat(name, &tmpstat)) {             fprintf(stderr, _("***\n"                 "*** You have not yet configured your kernel!\n"                 "*** (missing kernel config file \"%s\")\n"                 "***\n"                 "*** Please run some configurator (e.g. \"make oldconfig\" or\n"                 "*** \"make menuconfig\" or \"make xconfig\").\n"                 "***\n"), name);             exit(1);         }     }

上面代码中，如果我们从未配置过内核，那么就会打印出错误信息，然后退出。这里假设已经配置过内核，并生成了 .config 文件，那么在 main() 函数中会来到：

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switch (input_mode) {     case set_default:         if (!defconfig_file)             defconfig_file = conf_get_default_confname();         if (conf_read(defconfig_file)) {             printf(_("***\n"                 "*** Can't find default configuration \"%s\"!\n"                 "***\n"), defconfig_file);             exit(1);         }         break;     case ask_silent:     case ask_all:     case ask_new:         conf_read(NULL);         break; ... ...

由于使用 s 选项，则 input_mode 为 ask_silent，所以这里会执行 conf_read(NULL); 函数。
conf_read(NULL); 函数用来读取 .config 文件。读取的各种相关内容主要存放在一个 struct symbol 结构链表里，而各个结构的相关指针则放在一个 symbol_hash[] 的数组中，对于数组中元素的寻找通过 fnv32 哈希算法进行定位。

最后会来到 conf.c 中的底部：

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if (sync_kconfig) {         /* silentoldconfig is used during the build so we shall update autoconf.          * All other commands are only used to generate a config.          */         if (conf_get_changed() && conf_write(NULL)) {             fprintf(stderr, _("\n*** Error during writing of the kernel configuration.\n\n"));             exit(1);         }         if (conf_write_autoconf()) {             fprintf(stderr, _("\n*** Error during update of the kernel configuration.\n\n"));             return 1;         }     } else {         if (conf_write(NULL)) {             fprintf(stderr, _("\n*** Error during writing of the kernel configuration.\n\n"));             exit(1);         }     }

 

实际上也只有当处理 silentoldconfig 目标是 sync_kconfig 变量才会为 1 。上面代码中的 conf_write_autoconf() 函数就用来生成 auto.conf, auto.conf.cmd 以及 autoconf.h 这 3 个文件。

在 if (conf_get_changed() && conf_write(NULL)) 这个判断里，conf_get_changed() 函数判断 .config 文件是否做过变动，如果是，那么会调用 conf_write(NULL) 来重新写 .config 文件。实际上，对于 defconfig, oldconfig, menuconfig 等目标来说，conf 程序最终也是调用 conf_write() 函数将配置结果写入 .config 文件中(最后那个 else 里的内容便是)。

确保了 .config 已经最新后，那么调用 conf_write_autoconf() 生成 auto.conf，auto.conf.cmd 以及 autoconf.h 这 3 个文件。

来到 conf_write_autoconf() 函数：j

在 conf_write_autoconf() 里，调用 file_write_dep("include/config/auto.conf.cmd"); 函数将相关内容写入 auto.conf.cmd 文件。在生成的 auto.conf.cmd 文件中可以看到：

 

1 2	include/config/auto.conf: \         $(deps_config)

可以看到 auto.conf 文件中的内容依赖于 $(deps_config) 变量里定义的东西，这些东西基本上是各个目录下的 Kconfig 以及其它一些相关文件。

auto.config 和 .config 的差别是在 auto.config 里去掉了 .config 中的注释项目以及空格行，其它的都一样。

仍然在 conf_write_autoconf() 里，分别建立了 .tmpconfig，.tmpconfig_tristate 和 .tmpconfig.h 这 3 个临时文件：

 

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out = fopen(".tmpconfig", "w");     if (!out)         return 1;       tristate = fopen(".tmpconfig_tristate", "w");     if (!tristate) {         fclose(out);         return 1;     }       out_h = fopen(".tmpconfig.h", "w");     if (!out_h) {         fclose(out);         fclose(tristate);         return 1;     }

然后将文件头的注释部分分别写入到这几个临时文件中：

 

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sym = sym_lookup("KERNELVERSION", 0);     sym_calc_value(sym);     time(&now);     fprintf(out, "#\n"              "# Automatically generated make config: don't edit\n"              "# Linux kernel version: %s\n"              "# %s"              "#\n",              sym_get_string_value(sym), ctime(&now));     fprintf(tristate, "#\n"               "# Automatically generated - do not edit\n"               "\n");     fprintf(out_h, "/*\n"                " * Automatically generated C config: don't edit\n"                " * Linux kernel version: %s\n"                " * %s"                " */\n"                "#define AUTOCONF_INCLUDED\n",                sym_get_string_value(sym), ctime(&now));

接着在 for_all_symbols(i, sym) 这个循环里(是一个宏)里将相关内容分别写入到这几个文件中。

在最后一段代码中，将这几个临时文件进行改名：

 

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name = getenv("KCONFIG_AUTOHEADER");     if (!name)         name = "include/generated/autoconf.h";     if (rename(".tmpconfig.h", name))         return 1;     name = getenv("KCONFIG_TRISTATE");     if (!name)         name = "include/config/tristate.conf";     if (rename(".tmpconfig_tristate", name))         return 1;     name = conf_get_autoconfig_name();     /*      * This must be the last step, kbuild has a dependency on auto.conf      * and this marks the successful completion of the previous steps.      */     if (rename(".tmpconfig", name))         return 1;

上面代码中的 conf_get_autoconfig_name() 实现为：

 

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const char *conf_get_autoconfig_name(void) {     char *name = getenv("KCONFIG_AUTOCONFIG");       return name ? name : "include/config/auto.conf"; }

从上面可以看到，分别生成了以下几个文件：

引用

include/generated/autoconf.h
include/config/tristate.conf
include/config/auto.conf

其中 include/generated/autoconf.h 头文件由内核本身使用，主要用来预处理 C 代码。比如在 .config 或 auto.conf 中定义要编译为模块的项，如：
CONFIG_DEBUG_NX_TEST=m
在 autoconf.h 中会被定义为：
#define CONFIG_DEBUG_NX_TEST_MODULE 1

在 .config 或 auto.conf 后接字符串值的项，如：
CONFIG_DEFCONFIG_LIST="/lib/modules/$UNAME_RELEASE/.config"
在 autoconfig.h 中会被定义为：
#define CONFIG_DEFCONFIG_LIST "/lib/modules/$UNAME_RELEASE/.config"

同样对应于 int 型的项如 CONFIG_HZ=1000 在 autoconf.h 中被定义为 #define CONFIG_HZ 1000 。

 

后半段引用于：http://blog.csdn.net/lcw_202