u-boot中的Makefile
在windos下,pc机上电之后,BIOS会初始化硬件配置,为内核传递参数,引导操作系统启动,并且识别C盘、D盘。等整个操作系统启动起来之后,才可以运行应用程序比如QQ、QQ音影。同理,在嵌入式Linux操作系统中,bootloader在上电之后初始化硬件设备,引导Linux内核启动,并且挂在文件系统,等整个操作系统启动之后。运行应用程序。
bootloader其实就是一个单片机程序,一般采用开发的语言是汇编和C语言,但是不同的硬件平台下的boot是不同的。booloader的启动是:首先将bootloader存在Flash中,开发板通常把板上ROM或者Flash映射到CPU开始执行的地址,当系统加电后,CPU将执行它。
bootloader的功能很明确:那就是引导内核启动。
bootloader 的启动通常分为两个阶段
第一阶段:初始化基本的硬件(时钟,关闭看门狗,SDRAM等),把bootloader自己搬运到RAM中,并且设置堆栈,搭建C语言运行环境。
第二阶段:初始化本阶段需要的硬件(USB,串口,网口等),读取环境变量,给内核传参数,从Flash中读将内核加载到RAM中,为内核传递参数,引导内核启动。
u-boot的结构:想要分析u-boot的结构,最简单直接的途径就是分析Makefile。生成u-boot.bin的过程首先要配置Makefile,然后载编译Makefile。
一、配置过程
在编译时首先执行make 100ask24x0_config在Makefile中找到100ask24x0_config。
100ask24x0_config : unconfig @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t 100ask24x0 NULL s3c24x0
MKCONFIG这个变量的定义为 MKCONFIG := $(SRCTREE)/mkconfig $(SRCTREE)表示源文件路径下面有个mkconfig文件
@:_config= 中的 @表示目标 100ask24x0,_config=表示替换掉。那么
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t 100ask24x0 NULL s3c24x0的实际意思为mkconfig 100ask24x0 arm arm920t 100ask24x0 NULL s3c24x0
那么紧接着进入u-boot-1.1.6目录打开mkconfig,分析这个文件
在脚本文件中#表示注释。
#mkconfig 100ask24x0 arm arm920t 100ask24x0 NULL s3c24x0 #在这里声明一下,mkconfig 100ask24x0 arm arm920t 100ask24x0 NULL s3c24x0这个命令在执行过程中会 # 给mkconfig传入参数,$ 为mkconfig, $ 为100ask24x0,$2为arm,以此类推... APPEND=no # Default: Create new config file BOARD_NAME="" # Name to print in make output ] ; do #$#表示执行脚本文件时所传入的参数的个数,当参数个数大于0时,开始往下执行 case "$1" in #case中$1表示执行命令时传入的参数,比如mkconfig 100ask24x0 arm arm920t 100ask24x0 NULL s3c24x0 #这个命令中$1表示100ask24x0,而以下代码中没有匹配项 --) shift ; break ;; -a) shift ; APPEND=yes ;; -n) shift ; BOARD_NAME="${1%%_config}" ; shift ;; *) break ;; esac done [ "${BOARD_NAME}" ] || BOARD_NAME="$1" #表示BOARD_NAME如果没有定义,则定义为所传入的参数即100ask24x0 [ $# -lt ] && exit #若参数个数小于4则退出 [ $# -gt ] && exit #若参数个数大于6则退出 echo "Configuring for ${BOARD_NAME} board..." #echo 表示打印,相当于c语言中的printf配置文件名称 # # Create link to architecture specific headers # if [ "$SRCTREE" != "$OBJTREE" ] ; then #在makefile中找到SRCTREE和OBJTREE,如果不相等,则进入then 开始执行。 mkdir -p ${OBJTREE}/include mkdir -p ${OBJTREE}/include2 cd ${OBJTREE}/include2 rm -f asm asm LNPREFIX="../../include2/asm/" cd ../include rm -f asm asm else #如果相等,则进入以下部分 cd ./include rm -f asm asm #ln -s asm-arm asm 表示建立一个连接文件并且指向asm-arm,进入终端执行ls -la asm 就可以查看 #lrwxrwxrwx book book -- : asm -> asm-arm #这样做的目的就是在编译asm的头文件时,汇编指令为asm-arm架构下的。 fi /arch #rm -f asm-arm/arch if [ -z "$6" -o "$6" = "NULL" ] ; then #如果第六个参数为空或者等于null asm-$/arch else asm-$/arch #ln -s arch-s3c24x0 asm-arm/arch 建立连接文件 fi if [ "$2" = "arm" ] ; then /proc #rm -f asm-arm/proc 删除asm-arm/proc /proc #ln -s proc-armv asm-arm/proc fi # # Create include file for Make # echo "ARCH = $2" > config.mk #>表示创建config.mk echo "CPU = $3" >> config.mk #>>表示追加到config.mk 文件中 echo "BOARD = $4" >> config.mk [ "$5" ] && [ "$5" != "NULL" ] && echo "VENDOR = $5" >> config.mk #$5存在或者不为空 [ "$6" ] && [ "$6" != "NULL" ] && echo "SOC = $6" >> config.mk #在config.mk 中 #ARCH = arm #CPU = arm920t #BOARD = 100ask24x0 #SOC = s3c24x0 # # Create board specific header file # if [ "$APPEND" = "yes" ] # Append to existing config file then echo >> config.h else > config.h # Create new config file fi echo "/* Automatically generated - do not edit */" >>config.h #同上,在config.h 中追加 echo "#include <configs/$1.h>" >>config.h #在config.h中 #/* Automatically generated - do not edit */ ##include <configs/100ask24x0.h> exit
mkconfig
二、编译过程
在配置config.mk脚本文件时,相应的ARCH架构,CPU类型,BOARD平台都会相应的赋值,那么在编译过程中这些参数的值将会被带入进行相应的判断,编译时进入Makefile。查找与mkconfig赋值相关的变量
#通过上面的分析可以知道,在config.mk 中
#ARCH = arm
#CPU = arm920t
#BOARD = 100ask24x0
#SOC = s3c24x0
紧接着分析Makefile
ifeq ($(ARCH),arm) CROSS_COMPILE = arm-linux- endif
如果ARCH的值与arm 相等,则执行CROSS_COMPILE = arm-linux-
# load other configuration include $(TOPDIR)/config.mk
$(TOPDIR)表示顶端目录
LIBS = lib_generic/libgeneric.a LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a
#相当于链接以下的库:
LIBS = lib_generic/libgeneric.a
LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib100ask24x0.a
LIBS += cpu/arm920t/libarm920t.a
######################################################################### # U-Boot objects....order is important (i.e. start must be first) OBJS = cpu/$(CPU)/start.o
$(CPU)为arm920t
ALL = $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND) all: $(ALL)
#在Makefile中如果不指定目标,那么生成的目标就是ALL变量指向的内容
查找上边的u-boot.bin所依赖的文件
$(obj)u-boot.bin: $(obj)u-boot #u-boot.bin依赖于u-boot $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@
#u-boot.bin依赖于u-boot
$(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
#u-boot所依赖的库之类的文件
在实际编译过程过的打印消息为
UNDEF_SYM=`arm-linux-objdump -x lib_generic/libgeneric.a board/100ask24x0/lib100ask24x0.a cpu/arm920t/libarm920t.a cpu/arm920t/s3c24x0/libs3c24x0.a lib_arm/libarm.a fs/cramfs/libcramfs.a fs/fat/libfat.a fs/fdos/libfdos.a fs/jffs2/libjffs2.a fs/reiserfs/libreiserfs.a fs/ext2/libext2fs.a net/libnet.a disk/libdisk.a rtc/librtc.a dtt/libdtt.a drivers/libdrivers.a drivers/nand/libnand.a drivers/nand_legacy/libnand_legacy.a drivers/usb/libusb.a drivers/sk98lin/libsk98lin.a common/libcommon.a |sed -n -e 's/.*\(__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p'|sort|uniq`;\ cd /home/book/system/u-boot- && arm-linux-/board/100ask24x0/u-boot.lds -Ttext 0x33F80000 $UNDEF_SYM cpu/arm920t/start.o \ --start-group lib_generic/libgeneric.a board/100ask24x0/lib100ask24x0.a cpu/arm920t/libarm920t.a cpu/arm920t/s3c24x0/libs3c24x0.a lib_arm/libarm.a fs/cramfs/libcramfs.a fs/fat/libfat.a fs/fdos/libfdos.a fs/jffs2/libjffs2.a fs/reiserfs/libreiserfs.a fs/ext2/libext2fs.a net/libnet.a disk/libdisk.a rtc/librtc.a dtt/libdtt.a drivers/libdrivers.a drivers/nand/libnand.a drivers/nand_legacy/libnand_legacy.a drivers/usb/libusb.a drivers/sk98lin/libsk98lin.a common/libcommon.a --end-group -L /work/tools/-glibc-/lib/ -lgcc \ -Map u-boot.map -o u-boot
放在最前边的是链接脚本arm-linux-ld -Bstatic -T /home/book/system/u-boot-1.1.6/board/100ask24x0/u-boot.lds -Ttext 0x33F80000,链接地址为0x33F80000
那么现在进入链接文件/u-boot-1.1.6/board/100ask24x0/u-boot.lds中
OUTPUT_ARCH(arm) ENTRY(_start) SECTIONS { . = 0x00000000; #表示最开始的地址,而在u-boot.lds -Ttext 0x33F80000中指定地址为0x33F80000,所以开始执行的地址为0x33F80000 . = ALIGN(); #表示对齐方式以2的4次方对齐 .text : { cpu/arm920t/start.o (.text) #start.o文件的代码段 board/100ask24x0/boot_init.o (.text) #boot_init.o 文件的代码段 *(.text) #最后放置所有文件的代码段 } . = ALIGN(); .rodata : { *(.rodata) } #放置只读代码段 . = ALIGN(); .data : { *(.data) } #放置数据段 . = ALIGN(); .got : { *(.got) } . = .; __u_boot_cmd_start = .; .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }#放置u-boot的命令段 __u_boot_cmd_end = .; . = ALIGN(); __bss_start = .; .bss : { *(.bss) } #放置bss段 _end = .; }
u-boot.lds
分析完这个u-boot.lds,就可以知道u-boot.bin里具体放置的内容,就知道u-boot的执行顺序了,很显然放置在最前边的是start.o和boot_init.o。进入start.S中进行分析
通过分析Makefile可以得到的结论就是:
1.u-boot中执行的第一个文件就是start.S
2.u-boot存放的地址为0x33F80000。这个0x33F80000定义的地方为./board/100ask24x0/config.mk:25:TEXT_BASE = 0x33F80000
如果想修改u-boot的存放地址,则可以修改./board/100ask24x0/config.mk文件中的TEXT_BASE的值
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