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U-Boot編譯過(guò)程詳解

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    早，DENX軟件工程中心的Wolfgang Denk基于8xxrom的源碼創(chuàng)建了PPCBOOT工程，并且不斷添加處理器的支持。后來(lái)，Sysgo Gmbh把PPCBOOT移植到ARM平臺(tái)上，創(chuàng)建了ARMBOOT工程。然后以PPCBOOT工程和ARMBOOT工程為基礎(chǔ)，創(chuàng)建了U-Boot工程。

    現(xiàn)在，U-Boot已經(jīng)能夠支持PowerPC、ARM、X86、MIPS體系結(jié)構(gòu)的上百種開(kāi)發(fā)板，已經(jīng)成為功能多、靈活性強(qiáng)并且開(kāi)發(fā)積極的開(kāi)放源碼Bootloader。U-Boot的源碼包可以從sourceforge網(wǎng)站下載，還可以訂閱該網(wǎng)站活躍的U-Boot Users郵件論壇，這個(gè)郵件論壇對(duì)于U-Boot的開(kāi)發(fā)和使用都很有幫助。

    U-Boot軟件包下載網(wǎng)站：//sourceforge.net/project/U-Boot。
    U-Boot郵件列表網(wǎng)站：//lists.sourceforge.net/lists/listinfo/U-Boot-users/。
    DENX相關(guān)的網(wǎng)站：//www.denx.de。

    解壓U-Boot-1.3.4.tar.bz2就可以得到全部U-Boot源程序。在頂層目錄下有18個(gè)子目錄，分別存放和管理不同的源程序。這些目錄中所要存放的文件有其規(guī)則，可以分為3類。

    ·與處理器體系結(jié)構(gòu)或者開(kāi)發(fā)板硬件直接相關(guān)。
    ·一些通用的函數(shù)或者驅(qū)動(dòng)程序。
    ·U-Boot的應(yīng)用程序、工具或者文件。

    表1.1列出了U-Boot頂層目錄下各級(jí)目錄的存放原則。

    表1.1 U-Boot的源碼頂層目錄說(shuō)明

表1.1 U-Boot的源碼頂層目錄說(shuō)明

    U-Boot的源代碼包含對(duì)幾十種處理器、數(shù)百種開(kāi)發(fā)板的支持�？墒菍�(duì)于特定的開(kāi)發(fā)板，配置編譯過(guò)程只需要其中部分程序。這里具體以S3C2410處理器為例，具體分析S3C2410處理器和開(kāi)發(fā)板所依賴的程序，以及U-Boot的通用函數(shù)和工具。

    U-Boot的源碼是通過(guò)gcc和Makefile組織編譯的。頂層目錄下的Makefile首先可以設(shè)置開(kāi)發(fā)板的定義，然后遞歸地調(diào)用各級(jí)子目錄下的Makefile，后把編譯過(guò)的程序鏈接成U-Boot映像。

    (1)頂層目錄下的Makefile

    它負(fù)責(zé)U-Boot整體配置編譯。按照配置的順序閱讀其中關(guān)鍵的幾行。

    每一種開(kāi)發(fā)板在Makefile都需要有板子配置的定義。例如，smdk2410開(kāi)發(fā)板的定義如下。
    smdk2410_config :unconfig
        @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0

    執(zhí)行配置U-Boot的命令make smdk2410_config，通過(guò)./mkconfig腳本生成include/config.mk的配置文件。文件內(nèi)容正是根據(jù)Makefile對(duì)開(kāi)發(fā)板的配置生成的。

    ARCH = arm
    CPU = arm920t
    BOARD = smdk2410
    SoC = s3c24x0

    上面的include/config.mk文件定義了ARCH、CPU、BOARD、SoC這些變量。這樣硬件平臺(tái)依賴的目錄文件可以根據(jù)這些定義來(lái)確定。SMDK2410平臺(tái)相關(guān)目錄如下：

    ·board/smdk2410/
    ·cpu/arm920t/
    ·cpu/arm920t/s3c24x0/
    ·lib_arm/
    ·include/asm-arm/
    ·include/configs/smdk2410.h

    再回到頂層目錄的Makefile文件開(kāi)始的部分，其中，下列幾行包含了這些變量的定義。

    # load ARCH, BOARD, and CPU configuration
    include include/config.mk
    export ARCH CPU BOARD VENDOR SoC

    Makefile的編譯選項(xiàng)和規(guī)則在頂層目錄的config.mk文件中定義。各種體系結(jié)構(gòu)通用的規(guī)則直接在這個(gè)文件中定義。通過(guò)ARCH、CPU、BOARD、SoC等變量為不同硬件平臺(tái)定義不同選項(xiàng)。不同體系結(jié)構(gòu)的規(guī)則分別包含在ppc_config.mk、arm_config.mk、mips_config.mk等文件中。

    頂層目錄的Makefile中還要定義交叉編譯器，以及編譯U-Boot所依賴的目標(biāo)文件。

    ifeq ($(ARCH),arm)
    CROSS_COMPILE = arm-Linux-     # 交叉編譯器的前綴
    #endif
    export CROSS_COMPILE
    …
    # U-Boot objects...order is important (i.e. start must be first)
    OBJS = cpu/$(CPU)/start.o     # 處理器相關(guān)的目標(biāo)文件
    …
    LIBS = lib_generic/libgeneric.a     #定義依賴的目錄，每個(gè)目錄下先把目標(biāo)文件連接成*.a文件
    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
    …

    然后還有U-Boot鏡像編譯的依賴關(guān)系。

    ALL = U-Boot.srec U-Boot.bin System.map
    all: $(ALL)
    U-Boot.srec: U-Boot
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@
    U-Boot.bin: U-Boot
        $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@
    …
    U-Boot: depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)
        UNDEF_SYM='$(OBJDUMP) -x $(LIBS) \
        |sed -n -e 's/.*\(__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p'|sort|uniq`;\
        $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(OBJS) \
        --start-group $(LIBS) $(PLATFORM_LIBS) --end-group \
        -Map U-Boot.map -o U-Boot

    Makefile默認(rèn)的編譯目標(biāo)為all，包括U-Boot.srec、U-Boot.bin、System.map。U-Boot.srec和U-Boot.binU-Boot就是通過(guò)ld命令按照U-Boot.map地址表把目標(biāo)文件組裝成U-Boot。其他Makefile內(nèi)容就不再詳細(xì)分析了，上述代碼分析應(yīng)該可以為閱讀代碼提供了一個(gè)線索。

    (1)開(kāi)發(fā)板配置頭文件

    除了編譯過(guò)程Makefile以外，還要在程序中為開(kāi)發(fā)板定義配置選項(xiàng)或者參數(shù)。這個(gè)頭文件是include/configs/.h。用相應(yīng)的BOARD定義代替。

    這個(gè)頭文件中主要定義了兩類變量。

    一類是選項(xiàng)，前綴是CONFIG_，用來(lái)選擇處理器、設(shè)備接口、命令、屬性等。例如：

    #define    CONFIG_ARM920T    1
    #define    CONFIG_DRIVER_CS8900    1

    另一類是參數(shù)，前綴是CFG_，用來(lái)定義總線頻率、串口波特率、Flash地址等參數(shù)。例如：

    #define    CFG_Flash_BASE    0x00000000
    #define    CFG_PROMPT    "=>"

    根據(jù)對(duì)Makefile的分析，編譯分為兩步。第1步是配置，如make smdk2410_config；第2步是編譯，執(zhí)行make就可以了。

    編譯完成后，可以得到U-Boot各種格式的映像文件和符號(hào)表，如表1.2所示。

    表1.2 U-Boot編譯生成的鏡像文件

表1.2 U-Boot編譯生成的鏡像文件

    U-Boot的3種映像格式都可以燒寫到Flash中，但需要看加載器能否識(shí)別這些格式。一般U-Boot.bin為常用，直接按照二進(jìn)制格式下載，并且按照絕對(duì)地址燒寫到Flash中就可以了。U-Boot和U-Boot.srec格式映像都自帶定位信息。


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