u-boot配置和编译过程浅析

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开发环境：Ubuntu10.4

交叉编译工具链：arm-linux-gcc4.3.3

u-boot版本：u-boot-1.1.6



在学习嵌入式Linux中，我们都是不可避免的会接触到u-boot，文件系统等等。但是很多时候，只是照着手册上的用命令配置，编译然后就烧到开发板上去，只要板子可以跑系统，可以正常启动就可以。但是随着学习的深入，也会要求对一些平时不是很关注的问题进行了解和剖析，以便能更深一步的明白各个部分的工作过程，这样对驱动程序的开发和内核等等的一些机制也会有一个比较直观的认识。下面是对u-boot的配置一些信息作一些介绍，也是为了备忘记时可以拿出来再看看。

首先在我们的u-boot，可以支持很种架构和处理器类型，因些可以说现在的u-boot是已经相当的完善。在我们使用的时候，只要在其中建立一个跟所用的开发板相近的配置文件，有时候只是做一点修改就可以移植过来并可以成功引导内核，启动系统。下面是以u-boot-1.1.6为例来简单说一下如何进行配置，还有过程是如何进行。

1.cdu-boot-1.1.6进入源码的顶层目录，在进行配置前最好是先执行makedistclean，把之前可能进行的可能其他配置都清除，这个清除是包括各种配置还有生成的各种.o文件等等，以免影响到后面的编译。当然如果要保留配置，只需执行makeclean，执行这个只会把之前编译生成的文件都删除，而保留配置文件，因为我们是重新配置文件，所以用前者命令makedistclean。



2.makeopen24x0_config，因为开发板用的是这个配置文件，如何进行移植不是本文介绍的重点，所以就是直接把这个作为配置文件，为方便说明，下面把部分代码贴出来：

sbc2410x_config:unconfig
@$(MKCONFIG)$(@:_config=)armarm920tsbc2410xNULLs3c24x0
scb9328_config:unconfig
@$(MKCONFIG)$(@:_config=)armarm920tscb9328NULLimx
smdk2400_config:unconfig
@$(MKCONFIG)$(@:_config=)armarm920tsmdk2400NULLs3c24x0
smdk2410_config:unconfig
@$(MKCONFIG)$(@:_config=)armarm920tsmdk2410NULLs3c24x0
open24x0_config:unconfig
@$(MKCONFIG)$(@:_config=)armarm920topen24x0NULLs3c24x0
SX1_config:unconfig
@$(MKCONFIG)$(@:_config=)armarm925tsx1

当执行配置命令时，就是执行下面的配置：

@$(MKCONFIG)$(@:_config=)armarm920topen24x0NULLs3c24x0，这个长长的语句是什么意思呢。看看MKCONFIG，在Makefile中找看它是等于什么。在其中搜索发现，有这样一条语句：MKCONFIG:=$(SRCTREE)/mkconfig，这句的意思是在当前目录下面建立一个名为“mkconfig”的文件。是不是真的有这个配置文件，可以在终端中执行：ls-lmkconfig就可以发现有这样的打印信息：-rwxrwxr-x1501
50017842006-11-0222:15mkconfig，说明是真的有那么一个文件。再看“$(@:_config=)”表示“open24x0_config”，因此这样我们可以得到这样的结果：mkconfigopen24x0armarm920topen24x0NULLs3c24x0，现在共有七个参考（我暂且这样叫它），在脚本中，可以用“$”来表示参数个数，因此以$0开始依次这样到$6来给上面的七个命名。最后可以这样写：

mkconfig$($0)open24x0($1)arm($2)arm920t($3)open24x0($4)NULL($5)s3c24x0($6)。



3.下面再看看文件mkconfig中都有了什么内容，先贴上内容：

#!/bin/sh-e
#Scripttocreateheaderfilesandlinkstoconfigure
#U-Bootforaspecificboard.
#
#Parameters:TargetArchitectureCPUBoard[VENDOR][SOC]
#
#(C)2002-2006DENXSoftwareEngineering,WolfgangDenk<wd@denx.de>
#
APPEND=no#Default:Createnewconfigfile
BOARD_NAME=""#Nametoprintinmakeoutput//在mkconfig中追加内容BOARD_NAME=open24x0
while[$#-gt0];do
case"$1"in
--)shift;break;;
-a)shift;APPEND=yes;;
-n)shift;BOARD_NAME="${1%%_config}";shift;;
*)break;;//没有--，没有-a，没有-n，不满足while条件，所以这段代码不执行
esac
done
["${BOARD_NAME}"]||BOARD_NAME="$1"//如果BOARD_NAME没有被定义，则执行后面的BOARD_NAME="$1"，有点像C语言，显然是执行了后面的，所
//以得到BOARD_NAME=open24x0
[$#-lt4]&&exit1//如果参数小于4个就退出，$#表示参数个数
[$#-gt6]&&exit1//如果参数大于6个就退出，显然都不满足条件，不用退出
echo"Configuringfor${BOARD_NAME}board..."//在执行配置命令的时候打印出Configuringforopen24x0board...
#
#Createlinktoarchitecturespecificheaders
#
if["$SRCTREE"!="$OBJTREE"];then//如果SRCTREE不等于当前目录，刚执行下面的语句
//我们看看Makefile中有这样的语句：
//SRCTREE:=$(CURDIR)，说明SRCTREE在当前的目录下
//条件不成立，不执行下面的语句，跳到42行else后面语句
mkdir-p${OBJTREE}/include
mkdir-p${OBJTREE}/include2
cd${OBJTREE}/include2
rm-fasm
ln-s${SRCTREE}/include/asm-$2asm
LNPREFIX="../../include2/asm/"
cd../include
rm-rfasm-$2
rm-fasm
mkdirasm-$2
ln-sasm-$2asm
else
cd./include//进入目录include
rm-fasm//删除asm
ln-sasm-$2asm//创建一个链接文件asm-arm，它指向arm，ln-sasm-$2asm=ln-sasm-armasm，$2就是上面的体系架构arm
//比如在include<asm/type.h>,如果我们给arm架构编译时应该是
//include<asm-arm/type.h>,其他架构的应该不同，但是我们为了方便
//开发，不用在编译不同的架构时都要修改这个文件，所以直接写成前面的形式，这个链接文件是临时生成的
fi
rm-fasm-$2/arch//相当于删除文件asm-arm目录下面的arch目录
if[-z"$6"-o"$6"="NULL"];then//如果第6个参数为0或等于NULL的话就执行下面的代码，显然s3c24x0不为0或NULL，执行53行else分支
ln-s${LNPREFIX}arch-$3asm-$2/arch
else
ln-s${LNPREFIX}arch-$6asm-$2/arch//与上面类似，建立链接ln-sarch-s3c24x0asm-arm/arch
fi
if["$2"="arm"];then//判断如果第二个条件即$2=arm,显然成立，执行rm-fasm-arm/pro
rm-fasm-$2/proc
ln-s${LNPREFIX}proc-armvasm-$2/proc//ln-sproc-armvasm-arm/proc
fi
#
#CreateincludefileforMake
#
echo"ARCH=$2">config.mk//这个>表示建立一个名为config.mk的文件
echo"CPU=$3">>config.mk//>>表示把CPU=$3也就是CPU=arm920t写到文件config.mk中
echo"BOARD=$4">>config.mk//类似，把BOARD=open24x0写到文件config.mk中
["$5"]&&["$5"!="NULL"]&&echo"VENDOR=$5">>config.mk//如果第五个参数存在且不等于NULL，就追加VENDOR=$5到config.mk中，显然不成立，不理
["$6"]&&["$6"!="NULL"]&&echo"SOC=$6">>config.mk
#
#Createboardspecificheaderfile//创建一个单板相关的头文件
#
if["$APPEND"="yes"]#Appendtoexistingconfigfile//因为$APPEND"="no"执行74行else后面语句，即创建config.h头文件
then
echo>>config.h
else
>config.h#Createnewconfigfile
fi
echo"/*Automaticallygenerated-donotedit*/">>config.h//追加Automaticallygenerated-donotedit到头文件config.h中
echo"#include<configs/$1.h>">>config.h//追加#include<configs/open24x0.h>到头文件config.h
exit0//退出

编译过程：
这个编译过程的命令就是我们常常的“make”,到底这个命令是如何执行的，要想知道一个过程，最终还得回到Makefile的文件，看看其中都有什么东西。为了方便说明，虽然上面已经有代码，但是在这里还是要把它给贴出来：geditMakefile

#########################################################################
ifeq($(OBJTREE)/include/config.mk,$(wildcard$(OBJTREE)/include/config.mk))
#loadARCH,BOARD,andCPUconfiguration
include$(OBJTREE)/include/config.mk
exportARCHCPUBOARDVENDORSOC

其中的第4行，就是上面我们分析的配置文件/include/config.mk,里面的内容就是：

ARCH=arm
CPU=arm920t
BOARD=open24x0
SOC=s3c24x0

相当于把这个配置包含到配置文件中，这样在编译的时候就会用到。

ifeq($(ARCH),arm)
CROSS_COMPILE=arm-linux-

这里要是arm架构的话，编译时就要在第2行=号后面加上交叉编译器的绝对路径。
再往下看看，在169行：

#########################################################################

#U-Bootobjects....orderisimportant(i.e.startmustbefirst)
OBJS=cpu/$(CPU)/start.o
ifeq($(CPU),i386)

这个代码的第2行非常重要，这一行可以等效为：OBJ=cpu/arm920t/start.o

在193行：

LIBS=lib_generic/libgeneric.a
LIBS+=board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a
LIBS+=cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

这几行代码相当于：

LIBS=lib_generic/libgeneric.a
LIBS+=board/open24x0)/libopen24x0.a
LIBS+=cpu/arm920t/libarm920t.a

在第202行：

LIBS+=net/libnet.a//把目录net下面的所有文件在编译时打包成libnet.a的库文件，下面情况类似
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/usb/libusb.a
LIBS+=drivers/sk98lin/libsk98lin.a
LIBS+=common/libcommon.a
LIBS+=$(BOARDLIBS)

在236行：

#########################################################################

#########################################################################

ALL=$(obj)u-boot.srec$(obj)u-boot.bin$(obj)System.map$(U_BOOT_NAND)
all:$(ALL)
$(obj)u-boot.hex:$(obj)u-boot
$(OBJCOPY)${OBJCFLAGS}-Oihex$<$@
$(obj)u-boot.srec:$(obj)u-boot
$(OBJCOPY)${OBJCFLAGS}-Osrec$<$@
$(obj)u-boot.bin:$(obj)u-boot
$(OBJCOPY)${OBJCFLAGS}-Obinary$<$@
$(obj)u-boot.img:$(obj)u-boot.bin
./tools/mkimage-A$(ARCH)-Tfirmware-Cnone\
-a$(TEXT_BASE)-e0\
-n$(shellsed-n-e's/.*U_BOOT_VERSION//p'$(VERSION_FILE)|\
sed-e's/"[]*$$/for$(BOARD)board"/')\
-d$<$@
$(obj)u-boot.dis:$(obj)u-boot
$(OBJDUMP)-d$<>$@
$(obj)u-boot:dependversion$(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)\
-Mapu-boot.map-ou-boot

当我们使用命令“make”时，如果不指定目标的时候，编译后会生成第一个目标。我们的目的是要生成u-boot.bin文件，好了，目标很明确，它依赖于第7行的u-boot，但是要注意这个是elf格式的。再看第17，18，19行，这个elf格式的u-boot又依赖后面的东西。第20行中的“LD”是表示链接，“(LDFLAGS”表示链接的参数，“__OBJS”表示所有后缀为.o的文件。第21行中的“__OBJS”是指所有的库等等，要是不明白可以在编译后生成的二进制文件时，看到有很多打印信息，其中就会有一个叫“u-boot.lds”后面会有一个地址，很多的是ox33f80000,这个地址就是链接地址，也就是它在SDRAM的执行地址，而这个u-boot.lds就是一个链接脚本。
下面我们看看这个链接脚本一些关键内容，在/board/open24x0/u-boot.lds中。先贴上代码：

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm","elf32-littlearm","elf32-littlearm")
/*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm","elf32-arm","elf32-arm")*/
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
.=0x00000000;//这个是SDRAM中排放地址，当然在链接时还要加上上面地址0x33f80000,在目录/board/open24x0/config.mk中有定义
.=ALIGN(4);//这个表示是一个对齐方式，四字节对齐
.text://代码段
{
cpu/arm920t/start.o(.text)//排放这个cpu/arm920t/start.o文件的所有代码段，放在最前面
board/open24x0/boot_init.o(.text)//放在最前面
*(.text)//表示放置这个所有文件的代码段，*表示所有文件
}
.=ALIGN(4);
.rodata:{*(.rodata)}//所有文件的只读数据段
.=ALIGN(4);
.data:{*(.data)}//所有文件数据段
.=ALIGN(4);
.got:{*(.got)}
.=.;
__u_boot_cmd_start=.;

还要说明一下，那个地址0x33f80000是放在SDRAM中的地址的最前端，要是想让它在其他地方，可以修改这个地址，板子是64M，从0x30000000地址开始



另一个重要的文件是/CPU/arm920t/start.S，在这个地址中可以看到如何初始化。在这里就不再讲，想了解可以在阅读README的相关文件，并结合代码来分析，或者在网上查阅相关资料。