NuttX 构建系统

（嵌入式 实时操作系统 rtos nuttx 7.1 makefile）

NuttX 构建系统

转载请注明出处： http://blog.csdn.net/zhumaill/article/details/24400441

1  简单介绍


NuttX 是通过 Makefile 文件组织编译的。Makefile 文件描写叙述了整个 NuttX project的编译、链接等规则，告诉 make 要编译哪些文件、如何编译以及在什么条件下编译。

NuttX 没有使用 Autoconf、 Automake、 CMake、 SCons 等自己主动化编译工具。它的 Makefile 文件全然由手工编写。比那些自己主动化编译工具所使用的编译文件更easy阅读。更easy理解软件的编译过程。

正应了那句话：试图用一种方法使事情变得简单，结果却使事情变得更复杂。

2  Makefile 文件组织结构

  • nuttx/Makefile: 顶层 Makefile 文件。内容非常easy，依据主机环境。条件包括  Makefile.unix 或 Makefile.win。
  • nuttx/Makefile.unix：Linux 环境下的 Makefile 文件。
  • nuttx/Makefile.win：Windows 环境下的 Makefile 文件。

  • nuttx/Make.defs：从 nuttx/config/<板卡>/<目标配置>/Make.defs 复制而来。

  • 各级子文件夹下的 Makefile、 Make.defs 和 Make.dep。

3  Makefile 文件包括树


（顶层文件夹是 nuttx）
`        |<--.config
         |
         |                 |<--.config
         |                 |<--tools/Config.mk
         |<--Makefile.unix-|
Makefile-|                 |             |<--.config
         |                 |<--Make.defs-|<--tools/Config.mk
         |                               |<--arch/arm/src/armv7-m/Toolchain.defs
         |
         |<--Makefile.win-（略）
能够看出，《nuttx 配置系统》中所生成的 .config 文件被包括在 Makefile 文件里。

各级子文件夹下的 Makefile、 Make.defs 和 Make.dep 并非通过 include 包括的。而是在运行 Makefile 文件里的 make 命令时调用的。

4  构建目标和选项

4.1  构建目标：


下面是在顶层 Makefile 文件里可用的构建目标的概述：

all
    默认目标，按已选择的输出格式构建 NuttX 可运行文件。

clean
    移除派生对象文件、静态库文件、可运行文件和暂时文件，但保留配置和上下文的文件和文件夹。还保留 Make.dep 文件。



distclean
    除了完毕 “clean” 的工作之外，还包含移除全部配置和上下文的文件。本质是将文件夹结构还原为其原始的、未配置的状态。

4.2  应用程序内务处理目标


APPDIR 变量引用用户应用程序文件夹。如 NuttX 包括的 app/ 文件夹，然而，这不被看作是 NuttX 的一部分，能够被一个不同的应用程序文件夹替代。在大多数情况下，应用程序文件夹在 Makefile 脚本中被看作像不论什么其他构建文件夹。可是，为方便起见，包括了下面目标，以支持从 NuttX 构建文件夹处理用户应用程序文件夹中的内务处理功能。



apps_clean
    仅对用户应用程序文件夹运行 clean 操作。

apps_distclean
    仅对用户应用程序文件夹运行 distclean 操作。 apps/.config 文件被保留，所以这不是一个全然的 distclean。但多于配置复位。

export
    export 目标将打包 NuttX 库和头文件到可输出包。

注意事项：(1) 须要对 KERNEL 构建做一些扩展。

(2) tools/mkexport.sh 中的逻辑仅仅支持 GCC，比如，显式地假定静态库生成器为“ar”。

download
    这是一个助手目标，它将重建 NuttX 并将其下载到目标系统，仅仅需一步。

此目标的操作全然依赖于用户 Make.defs 文件里的 DOWNLOAD 命令的实现。假设没有定义 DOWNLOAD 命令。它将产生一个错误。



4.3  内部目标


下面目标是由 make 逻辑内部使用的，但假设有必要。能够在某些条件下从命令行调用。

depend
    创建构建依赖关系，生成 Make.dep 文件和 .depend 文件。（注意：当前在使用 Windows 本地工具链的 Cygwin 下不支持构建依赖关系）

context
     在每次目标构建时调用 context 目标以确保正确配置了 NuttX。

基本配置步骤包含在 include/nuttx 文件夹中创建 config.h 和 version.h 头文件，建立链接到配置文件夹的符号链接。

clean_context
    这是 distclean 目标的一部分。它移除由 context 目标创建的全部头文件和符号链接。

4.4  构建选项


当然。不论什么 make 变量的值都能够从命令行覆盖。然而，有一个特殊的变量赋值选项可能对你很实用：

  V=1

这是生成具体级别标志。假设你在命令行上指定 V=1，你将在构建时看到所使用的确切命令。当加入新的板卡或追踪编译时错误和警告时可能很实用。



5  all 目标依赖树

`                          |<--pass1dep-|<----------------------------------------╮
             |<--pass1deps-|            |<--tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT)             |
             |     |       |                                                      |
             |  ╭--╯       |<--$(USERLIBS)（平面构建时为空)                          |
             |  |                                                                 |
             |  |           |<--pass2dep-|<---------------------------------------|
             |<---pass2deps-|            |<--tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT)            |
             |  |  |        |                                                     |
             |  |  |        |<--$(NUTTXLIBS)（与配置有关）<--╮                       |
             |  |  |                                      |                       |
             |  |  |  ╭-----------------------------------╯                       |
             |  |  |  |                                                           |
             |  |  |  |<--lib/libsched$(LIBEXT)<--sched/libsched$(LIBEXT)<--------|
             |  |  |  |<--lib/libc$(LIBEXT)<--libc/libc$(LIBEXT)<-----------------|
             |  |  |  |<--lib/libmm$(LIBEXT)<--mm/libmm$(LIBEXT)<-----------------|
all<--$(BIN)-|  |  |  |<--lib/libarch$(LIBEXT)<--$(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT)<----|
             |  |  |  |<--lib/libcxx$(LIBEXT)<--libxx/libcxx$(LIBEXT)<------------|
             |  |  |  |<--lib/libapps$(LIBEXT)<--$(APPDIR)/libapps$(LIBEXT)<------|
             |  |  |  |<--lib/libnet$(LIBEXT)<--net/libnet$(LIBEXT)<--------------|
             |  |  |  |<--lib/libfs$(LIBEXT)<--fs/libfs$(LIBEXT)<-----------------|
             |  |  |  |<--lib/libdrivers$(LIBEXT)<--drivers/libdrivers$(LIBEXT)<--|
             |  |  |  |<--lib/libbinfmt$(LIBEXT)<--binfmt/libbinfmt$(LIBEXT)<-----|
             |  |  |                                                              |
             |  |  ╰---------╮                                                    |
             |  |            |                                                    |
             |  ╰--------╮   |                                                    |
             |           |   |                                                    |
             |<--pass1<--╯   |                                                    |
             |               |                                                    |
             |<--pass2<------╯                                                    |
                                                                                  |
      ╭---------------------------------------------------------------------------╯
      |
      |           |<--check_context
      |           |
      |           |<--include/nuttx/config.h-|<--$(TOPDIR)/.config
      |           |                          |<--tools/mkconfig$(HOSTEXEEXT)
      |           |
      |           |<--include/nuttx/version.h-|<--$(TOPDIR)/.version
      |           |                           |<--tools/mkversion$(HOSTEXEEXT)
      |           |
      |<--context-|<--include/math.h<--include/nuttx/math.h
                  |<--include/float.h<--include/nuttx/float.h
                  |<--include/stdarg.h<--include/nuttx/stdarg.h
                  |
                  |            |<--include/arch<-Make.defs
                  |            |
                  |            |<--include/arch/board-|<--include/arch<--Make.defs
                  |            |                      |<--Make.defs
                  |            |
                  |<--dirlinks-|<--include/arch/chip-|<--include/arch<--Make.defs
                               |                     |<--Make.defs
                               |
                               |<--$(ARCH_SRC)/board<--Make.defs
                               |<--$(ARCH_SRC)/chip<--Make.defs
                               |<--include/apps<--Make.defs

6  all 目标编译过程

6.1  context 目标


由于 all 目标是默认目标。所以运行无參数的 make 命令即为编译 all 目标。首先会尝试编译 context 目标，当中,依据 .config 文件生成 config.h，有很多 C 文件包括了 config.h，以获得用户配置。注意当中的2个文件夹软链接，下文会用到：

$(ARCH_SRC)/board：
    将 nuttx/configs/shenzhou/src 文件夹链接到 nuttx/arch/arm/src/board 文件夹。



$(ARCH_SRC)/chip：
    将 nuttx/arch/arm/src/stm32 文件夹链接到 nuttx/arch/arm/src/chip 文件夹。

可是由于在安装 buildroot 时已经运行过一次 make context，并且运行 make clean 也不会删除 context 目标所生成的文件，所以这一步没做不论什么事。

6.2  pass1dep 目标

pass1dep: context tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT)
        $(Q) for dir in $(USERDEPDIRS) ; do 
                $(MAKE) -C $$dir TOPDIR="$(TOPDIR)" depend ; 
        done
平面构建是指将 NuttX 编译成单个二进制文件，构建的全部组件位于同样的地址空间，全部组件都能够訪问全部其他组件。

平面构建时 $(USERDEPDIRS) 为空，它也没做不论什么事。



6.3  $(USERLIBS) 目标


平面构建时 $(USERLIBS) 为空，它也没做不论什么事。

这样整个 pass1deps 目标就完毕了。



6.4  pass2dep 目标

pass2dep: context tools/mkdeps$(HOSTEXEEXT)
        $(Q) for dir in $(KERNDEPDIRS) ; do 
                $(MAKE) -C $$dir TOPDIR="$(TOPDIR)" EXTRADEFINES=$(KDEFINE) depend; 
        done
依据 $(KERNDEPDIRS) 变量的值，在各级子文件夹下生成 Make.dep 和 .depend文件。

nuttx 文件夹下生成 Make.dep 和 .depend 文件的子文件夹有：
  • nuttx/arch/arm/src
  • nuttx/binfmt
  • nuttx/configs/shenzhou/src
  • nuttx/drivers
  • nuttx/fs
  • nuttx/libc
  • nuttx/libxx
  • nuttx/mm
  • nuttx/net
  • nuttx/sched

6.5  $(NUTTXLIBS) 目标


接下来就编译 pass2deps 目标中的 $(NUTTXLIBS)，这是一个多目标。依据配置的不同，详细的目标也不同。它的工作是生成多个静态库文件。这里生成了10个静态库文件：
  • nuttx/lib/libapps.a
  • nuttx/lib/libarch.a
  • nuttx/lib/libbinfmt.a
  • nuttx/lib/libc.a
  • nuttx/lib/libcxx.a
  • nuttx/lib/libdrivers.a
  • nuttx/lib/libfs.a
  • nuttx/lib/libmm.a
  • nuttx/lib/libnet.a
  • nuttx/lib/libsched.a
以下以 libarch.a 为例。考查静态库的编译过程。


$(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT): context
        $(Q) $(MAKE) -C $(ARCH_SRC) TOPDIR="$(TOPDIR)" libarch$(LIBEXT)
当中： $(ARCH_SRC) = nuttx/arch/arm/src。$(LIBEXT) = .a。传递的不是变量名，而是变量中的值。第2行的意思是先切换到文件夹 nuttx/arch/arm/src。再运行 make 命令，传递參数 TOPDIR。编译目标 libarch.a。这里的 make 调用的是文件夹 nuttx/arch/arm/src 中的 Makefile，编译的是该 Makefile 中的目标。在 nuttx/arch/arm/src/Makefile 中先定义 BIN = libarch$(LIBEXT)，然后：
$(BIN) $(KBIN): $(OBJS)
        $(call ARCHIVE, $@, $(OBJS))
当中：OBJS = $(AOBJS) $(COBJS)，而
AOBJS = $(ASRCS:.S=$(OBJEXT))
ASRCS = $(CHIP_ASRCS) $(CMN_ASRCS)

COBJS = $(CSRCS:.c=$(OBJEXT))
CSRCS = $(CHIP_CSRCS) $(CMN_CSRCS)

nuttx/arch/arm/src/Makefile 包括了 nuttx/arch/arm/src/chip/Make.defs，4个变量 CHIP_ASRCS、 CMN_ASRCS、 CHIP_CSRCS、 CMN_CSRCS 都是在 nuttx/arch/arm/src/chip/Make.defs 中定义的。多次赋值后的变量值例如以下：

CHIP_ASRCS = （空）

CMN_ASRCS = up_saveusercontext.S up_fullcontextrestore.S up_switchcontext.S vfork.S

CHIP_CSRCS = stm32_allocateheap.c stm32_start.c stm32_rcc.c stm32_lse.c stm32_lsi.c stm32_gpio.c stm32_exti_gpio.c stm32_flash.c stm32_irq.c stm32_timerisr.c stm32_dma.c stm32_lowputc.c stm32_serial.c stm32_spi.c stm32_sdio.c stm32_tim.c stm32_waste.c stm32_ccm.c stm32_i2c.c stm32_idle.c stm32_pmstop.c stm32_pmstandby.c stm32_pmsleep.c stm32_pminitialize.c stm32_eth.c stm32_pwr.c stm32_rtc.c

CMN_CSRCS = up_assert.c up_blocktask.c up_copyfullstate.c up_createstack.c up_mdelay.c up_udelay.c up_exit.c up_initialize.c up_initialstate.c up_interruptcontext.c up_memfault.c up_modifyreg8.c up_modifyreg16.c up_modifyreg32.c up_releasepending.c up_releasestack.c up_reprioritizertr.c up_schedulesigaction.c up_sigdeliver.c up_systemreset.c up_unblocktask.c up_usestack.c up_doirq.c up_hardfault.c up_svcall.c up_vfork.c

从这里能够查到哪些源文件被编译，哪些源文件没有被编译。

命令 $(call ARCHIVE, $@, $(OBJS)) 打包静态库 libarch.a。

如今回到nuttx/Makefile.unix：
lib/libarch$(LIBEXT): $(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT)
        $(Q) install $(ARCH_SRC)/libarch$(LIBEXT) lib/libarch$(LIBEXT)
当中： install 是 Linux 命令。这里等同于复制。将 libarch.a 拷贝到 nuttx/lib 文件夹。

6.6  pass1 目标

pass1: pass1deps
ifeq ($(CONFIG_BUILD_2PASS),y)
        $(Q) if [ -z "$(CONFIG_PASS1_BUILDIR)" ]; then 
                echo "ERROR: CONFIG_PASS1_BUILDIR not defined"; 
                exit 1; 
        fi
        $(Q) if [ ! -d "$(CONFIG_PASS1_BUILDIR)" ]; then 
                echo "ERROR: CONFIG_PASS1_BUILDIR does not exist"; 
                exit 1; 
        fi
        $(Q) if [ ! -f "$(CONFIG_PASS1_BUILDIR)/Makefile" ]; then 
                echo "ERROR: No Makefile in CONFIG_PASS1_BUILDIR"; 
                exit 1; 
        fi
        $(Q) $(MAKE) -C $(CONFIG_PASS1_BUILDIR) TOPDIR="$(TOPDIR)" LINKLIBS="$(LINKLIBS)" USERLIBS="$(USERLIBS)" "$(CONFIG_PASS1_TARGET)"
endif
平面构建时不做不论什么事。



6.7  pass2 目标


最后编译pass2
pass2: pass2deps
        $(Q) $(MAKE) -C $(ARCH_SRC) TOPDIR="$(TOPDIR)" EXTRA_OBJS="$(EXTRA_OBJS)" LINKLIBS="$(LINKLIBS)" EXTRADEFINES=$(KDEFINE) $(BIN)
        $(Q) if [ -w /tftpboot ] ; then 
                cp -f $(BIN) /tftpboot/$(BIN).${CONFIG_ARCH}; 
        fi
ifeq ($(CONFIG_RRLOAD_BINARY),y)
        @echo "MK: $(BIN).rr"
        $(Q) $(TOPDIR)/tools/mkimage.sh --Prefix $(CROSSDEV) $(BIN) $(BIN).rr
        $(Q) if [ -w /tftpboot ] ; then 
                cp -f $(BIN).rr /tftpboot/$(BIN).rr.$(CONFIG_ARCH); 
        fi
endif
ifeq ($(CONFIG_INTELHEX_BINARY),y)
        @echo "CP: $(BIN).hex"
        $(Q) $(OBJCOPY) $(OBJCOPYARGS) -O ihex $(BIN) $(BIN).hex
endif
ifeq ($(CONFIG_MOTOROLA_SREC),y)
        @echo "CP: $(BIN).srec"
        $(Q) $(OBJCOPY) $(OBJCOPYARGS) -O srec $(BIN) $(BIN).srec
endif
ifeq ($(CONFIG_RAW_BINARY),y)
        @echo "CP: $(BIN).bin"
        $(Q) $(OBJCOPY) $(OBJCOPYARGS) -O binary $(BIN) $(BIN).bin
endif
        @echo "DUMP: $(BIN).out"
        $(Q) $(OBJDUMP) -x $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).out
        @echo "DUMP: $(BIN).S"
        $(Q) $(OBJDUMP) -d -j .text -j .init_section -j .ARM.exidx -j .data -j .bss $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).S
        cp -f $(BIN) $(BIN).hex $(BIN).bin $(HOME)
把静态库链接成 elf 格式的可运行文件。并转换成 .hex、 .bin 等其他格式的文件。

最后5行是我加上去的。生成符号文件、反汇编文件，并把一些终于文件拷贝到 Linux 用户主文件夹。由《NuttX 安装脚本》中的下面几行实现：

if !(grep -q '    @echo "DUMP: $(BIN).out"' Makefile.unix); then
  sed -i '/pass2:/,/^$/{
    /^$/i    @echo "DUMP: $(BIN).out"
    /^$/i    $(Q) $(OBJDUMP) -x $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).out
    /^$/i    @echo "DUMP: $(BIN).S"
    /^$/i    $(Q) $(OBJDUMP) -d -j .text -j .init_section -j .ARM.exidx -j .data -j .bss $(BIN) > $(HOME)/$(BIN).S
    /^$/i    cp -f $(BIN) $(BIN).hex $(BIN).bin $(HOME)
  }' Makefile.unix
fi

7  nuttx/Make.defs 文件


nuttx/Make.defs 文件是 Makefile 片断。从 nuttx/config/<板卡>/<目标配置>/Make.defs 复制而来。

由《NuttX 安装脚本》中的下面几行实现：

echo "nuttx配置"
cd $BASEDIR/$TOPDIR/nuttx/tools
./configure.sh $TARGETCONFIG
该 Makefile 片断提供架构和工具特定的构建选项。

它将在构建时被全部其他 Makefile 文件包括（一旦它被安装）。该 makefile 片断应定义：

  •     工具： CC、 LD、 AR、 NM、 OBJCOPY、 OBJDUMP
  •     工具选项： CFLAGS、 LDFLAGS
当该 Makefile 片断执行时，它将被传递构建根文件夹的路径 TOPDIR。该 Makefile 片断应包括：

    $(TOPDIR)/.config： Nuttx 配置
    $(TOPDIR)/tools/Config.mk： 一般定义

nuttx/Make.defs 文件里的定义可能依赖于 .config 文件里的一些设置。比如。假设 CONFIG_DEBUG=y。 CFLAGS将最有可能不同。

tools/Config.mk 文件包括额外的定义。这些定义可能在必要时被架构特定的 Make.defs 文件覆盖：
    COMPILE、 ASSEMBLE、 ARCHIVE、 CLEAN 和 MKDEP 宏

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