正点原子嵌入式linux驱动开发——U-boot顶层Makefile详解

在学习uboot源码之前，要先看一下顶层Makefile，分析gcc版本代码的时候一定是先从顶层Makefile开始的，然后再是子Makefile，这样通过层层分析Makefile即可了解整个工程的组织结构。顶层Makefile也就是uboot根目录下的Makefile文件，由于顶层Makefile文件内容比较多，所以我们将其分开来看。

U-Boot工程目录分析

为了方便查看和操作，uboot启动源码分析就在Windows下进行，将正点原子提供的uboot源码进行解压，解压完成以后的目录如下图所示：
未编译的uboot目录文件
上图是正点原子提供的未编译的uboot源码目录，在分析uboot源码之前一定要先在Ubuntu中编译一下uboot源码，因为编译过程会生成一些文件，而生成的这些恰恰是分析uboot源码不可或缺的文件。

参考上一篇笔记的内容中的方法编译正点原子提供的uboot源码，然后将其发送到Windows下，编译后的目录如下图所示：
编译后的uboot源码文件
对比以上两图中的文件，可以看到编译后的uboot要比没编译之前多了好多文件，这些文件夹或文件的含义如下图所示：
uboot目录列表
重点关注的文件夹和文件如下所示：

1、arch文件夹

这个文件夹里面存放着和架构有关的文件，如下图所示：
arch文件夹
从上图可以看出有很多架构，比如arm、m68k、x86等，本篇笔记是采用STM32MP157，也就是用的ARM芯片，所以只需要关心arm文件夹即可，打开arm文件夹里面内容如下图所示：

上图只截取了一部分，还有一部分mach-xxx的文件夹。mach开头的文件夹是跟具体的设备有关的，比如“mach-exynos”就是跟三星的exyons系列CPU有关的文件。本篇笔记是针对STM32MP1，所以要关注“mach-stm32mp”这个文件夹。另外“cpu”这个文件夹也是和cpu架构有关，打开以后如下图所示：

从上图可以看出有多种ARM架构相关的文件夹，STM32MP1使用的Cortex-A7内核，Cortex-A7属于armv7，所以我们要关心“armv7”这个文件夹。cpu文件夹里面有个名为“u-boot.lds”的链接脚本文件，这个就是ARM芯片所使用的u-boot链接脚本文件！armv7这个文件夹里面的文件都是跟ARMV7架构有关的，是我们分析uboot启动源码的时候需要重点关注的。

2、board文件夹

board文件夹就是和具体的板子有关的，打开此文件夹，里面全是不同的板子，正点原子的开发板肯定也在里面(正点原子添加的），borad文件夹里面有个名为“st”的文件夹如下图所示：

所有使用ST芯片的板子都放到此文件夹中，打开“st”文件夹，如下图所示：
st文件夹
上图中有stm32f429-discovery、stm32f469-evaluation、stm32f746-discovery等目录，这些是ST官方的STM32开发板。stm32mp1这个目录就是针对STM32MP1系列芯片对应的板子。

3、configs文件夹

此文件夹为uboot配置文件夹，uboot是可配置的，但要从头开始一个一个项目的配置，那就太麻烦了，因此一般半导体或者开发板厂商都会制作好一个配置文件。可以在这个做好的配置文件基础上来添加自己想要的功能，这些半导体厂商或者开发板厂商制作好的配置文件统一命名为“xxx_defconfig”，xxx表示开发板名字，这些 defconfig文件都存放在configs文件夹，因此，ST官方开发板和正点原子的开发板配置文件肯定也在这个文件夹中，如下图所示：
正点原子开发板配置文件
上图中stm32mp157d_atk_defconfig就是正点原子STM32MP157开发板对应的默认配置文件。使用“make xxx_defconfig”命令即可配置uboot，比如：

make stm32mp157d_atk_defconfig

上述命令就是配置正点原子STM32MP157核心板所使用的uboot。

注意！在编译uboot之前一定要使用 defconfig来配置 uboot！

在上一篇学习uboot使用中编译uboot的时候，有下面一行命令：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- stm32mp157d_atk_defconfig

这个就是调用stm32mp157d_atk_defconfig来配置uboot，只是这个命令还带了一些其它参数而已，ARCH用来指定CPU架构为arm，CROSS_COMPILE用来指定所使用的交叉编译器
为arm-none-linux-gnueabihf-gcc。

4、.u-boot.xxx_cmd文件

.u-boot.xxx_cmd是一系列的文件，这些文件都是编译生成的，都是一些命令文件，比如文件.u-boot.bin.cmd，看名字应该是和u-boot.bin有关的，此文件的内容如下：

cmd_u-boot.bin := cp u-boot-dtb.bin u-boot.bin

.u-boot.bin.cmd里面定义了一个变量：cmd_u-boot.bin，此变量的值为“cp u-boot-dtb.bin u-boot.bin”，也就是拷贝一份u-boot-dtb.bin文件，并且重命名为u-boot.bin，这个就是u-boot.bin的来源，来自于文件u-boot-dtb.bin。

u-boot-dtb.bin是怎么来的呢？文件.u-boot-dtb.bin.cmd就是用于生成u-boot.dtb.bin的，此文件内容如下：

cmd_u-boot-dtb.bin := cat u-boot-nodtb.bin dts/dt.dtb > u-boot-dtb.bin

cmd_u-boot-dtb.bin用于将设备树.dtb文件和uboot的bin文件结合起来，STM32MP157的uboot用到了设备树 (Device Tree)，因此最终生成的uboot bin文件里面要有.dtb内容。u-boot-nodtb.bin就是原始的、不含dtb的uboot bin文件。

u-boot-nodtb.bin是用.u-boot-nodtb.bin.cmd文件生成的，内容如下：

cmd_u-boot-nodtb.bin := arm-none-linux-gnueabihf-objcopy --gap-fill=0xff -j .text -j .secure_text -j .secure_data -j .rodata -j .hash -j .data -j .got -j .got.plt -j .u_boot_list -j .rel.dyn -j .binman_sym_table -j .text_rest -j .dtb.init.rodata -j .efi_runtime -j .efi_runtime_rel -O binary u-boot u-boot-nodtb.bin

这里用到了arm-none-linux-gnueabihf-objcopy，使用objcopy将ELF格式的u-boot文件转换为二进制的u-boot-nodtb.bin文件。

文件u-boot是ELF格式文件，文件.u-boot.cmd用于生成u-boot，文件内容如下：

cmd_u-boot := arm-none-linux-gnueabihf-ld.bfd -pie --gc-sections -Bstatic --no-dynamic-linker -Ttext 0xC0100000 -o u-boot -T u-boot.lds arch/arm/cpu/armv7/start.o --start-group arch/arm/cpu/built-in.o arch/arm/cpu/armv7/built-in.o arch/arm/lib/built-in.o arch/arm/mach-stm32mp/built-in.o board/st/common/built-in.o board/st/stm32mp1/built-in.o cmd/built-in.o common/built-in.o disk/built-in.o drivers/built-in.o drivers/dma/built-in.o drivers/gpio/built-in.o drivers/i2c/built-in.o drivers/net/built-in.o drivers/net/phy/built-in.o drivers/power/built-in.o drivers/power/battery/built-in.o drivers/power/domain/built-in.o drivers/power/fuel_gauge/built-in.o drivers/power/mfd/built-in.o drivers/power/pmic/built-in.o drivers/power/regulator/built-in.o drivers/serial/built-in.o drivers/spi/built-in.o drivers/usb/cdns3/built-in.o drivers/usb/common/built-in.o drivers/usb/dwc3/built-in.o drivers/usb/emul/built-in.o drivers/usb/eth/built-in.o drivers/usb/gadget/built-in.o drivers/usb/gadget/udc/built-in.o drivers/usb/host/built-in.o drivers/usb/musb-new/built-in.o drivers/usb/musb/built-in.o drivers/usb/phy/built-in.o drivers/usb/ulpi/built-in.o env/built-in.o fs/built-in.o lib/built-in.o net/built-in.o --end-group arch/arm/lib/eabi_compat.o arch/arm/lib/lib.a -Map u-boot.map; true

.u-boot.cmd使用到了arm-none-linux-gnueabihf-ld.bfd，也就是链接工具，使用ld.bfd将各个built-in.o文件链接在一起就形成了u-boot文件。uboot在编译的时候会将同一个目录中的所有.c文件都编译在一起，并命名为built-in.o，相当于将众多的.c文件对应的.o文件集合在一起，这个就是u-boot文件的来源。

如果要向STM32MP157内部烧写uboot，此时烧写的是u-boot.stm32文件，而不是u-boot.bin文件。u-boot.stm32是由文件.u-boot.stm32.cmd来完成的，此文件内容如下：

cmd_u-boot.stm32 := ./tools/mkimage -T stm32image -a 0xC0100000 -e 0xC0100000 -d u-boot.bin u-boot.stm32 >u-boot.stm32.log && cat u-boot.stm32.log

可以看出，这里用到了工具tools/mkimage，和stm32image，通过这两个工具将u-boot.bin转换为u-boot.stm32。

文件.u-boot.lds.cmd就是用于生成u-boot.lds链接脚本的，由于.u-boot.lds.cmd文件内容太多，这里就不列出来了。uboot根目录下的u-boot.lds链接脚本就是来源于arch/arm/cpu/u-boot.lds文件。

5、Makefile文件

这个是顶层Makefile文件，Makefile是支持嵌套的，也就是顶层 Makefile可以调用子目录中的Makefile文件。Makefile嵌套在大项目中很常见，一般大项目里面所有的源代码都不会放到同一个目录中，各个功能模块的源代码都是分开的，各自存放在各自的目录中。每个功能模块目录下都有一个Makefile，这个Makefile只处理本模块的编译链接工作，这样所有的编译链接工作就不用全部放到一个Makefile中，可以使得Makefile变得简洁明了。uboot源码根目录下的Makefile是顶层Makefile，会调用其它的模块的 Makefile文件，比如drivers/adc/Makefile。当然了，顶层Makefile要做的工作可远不止调用子目录 Makefile这么简单，关于顶层Makefile的内容稍后会有详细的讲解。

6、u-boot.xxx文件

u-boot.xxx同样也是一系列文件，包括u-boot、u-boot-dtb.bin、u-boot-nodtb.bin、u-boot.bin、u-boot.cfg、u-boot.dtb、u-boot.lds、u-boot.map、u-boot.srec、u-boot.stm32和u-boot.sym，这些文
件的含义如下：

u-boot：编译出来的ELF格式的uboot镜像文件；
u-boot-dtb.bin：编译出来的含有设备树.dtb的uboot镜像文件；
u-boot-nodtb.bin：编译出来的不含有设备树.dtb的uboot镜像文件，和u-boot.bin一样；
u-boot.bin：编译出来的二进制格式的uboot可执行镜像文件；
u-boot.cfg：uboot的另外一种配置文件；
u-boot.dtb：uboot设备树编译后的.dtb文件；
u-boot.lds：链接脚本；
u-boot.map：uboot映射文件，通过查看此文件可以知道某个函数被链接到了哪个地址上；
u-boot.srec：S-Record格式的镜像文件；
u-boot.stm32：最终要写到 STM32MP157的 uboot文件；
u-boot.sym：uboot符号文件。

7、.config文件

uboot配置文件，使用命令“make xxx_defconfig”配置uboot以后就会自动生成，，.config内容如下 (太长，有省略）：

#
# Automatically generated file; DO NOT EDIT.
# U-Boot 2020.01-stm32mp-r1 Configuration
#
CONFIG_CREATE_ARCH_SYMLINK=y
# CONFIG_ARC is not set
CONFIG_ARM=y
# CONFIG_M68K is not set
# CONFIG_MICROBLAZE is not set
# CONFIG_MIPS is not set
# CONFIG_NDS32 is not set
# CONFIG_NIOS2 is not set
# CONFIG_PPC is not set
# CONFIG_RISCV is not set
# CONFIG_SANDBOX is not set
# CONFIG_SH is not set
# CONFIG_X86 is not set
# CONFIG_XTENSA is not set
CONFIG_SYS_ARCH="arm"
CONFIG_SYS_CPU="armv7"
CONFIG_SYS_SOC="stm32mp"
CONFIG_SYS_VENDOR="st"
CONFIG_SYS_BOARD="stm32mp1"
CONFIG_SYS_CONFIG_NAME="stm32mp1"
……
#
# Boot commands
#
# CONFIG_CMD_BOOTD is not set
CONFIG_CMD_BOOTM=y
CONFIG_CMD_BOOTZ=y
CONFIG_BOOTM_LINUX=y
CONFIG_BOOTM_NETBSD=y
……
CONFIG_LIB_DATE=y
# CONFIG_UNIT_TEST is not set

可以看出.config文件中都是以“CONFIG_”开始的配置项，这些配置项就是Makefile中的变量，因此后面都跟有相应的值，uboot的顶层Makefile或子Makefile会调用这些变量值。在.config中会有大量的变量值为 y’，这些为‘y’的变量一般用于控制某项功能是否使能，为‘y’的话就表示功能使能，比如：

CONFIG_CMD_BOOTM=y

如果使能了bootd这个命令的话，CONFIG_CMD_BOOTM就为‘y’。在cmd/Makefile中有如下代码：

# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
#
# (C) Copyright 2004-2006
# Wolfgang Denk, DENX Software Engineering, wd@denx.de.

ifndef CONFIG_SPL_BUILD
# core command
obj-y += boot.o
obj-$(CONFIG_CMD_BOOTM) += bootm.o
obj-y += help.o
obj-y += version.o

……
CFLAGS_ethsw.o := -Wno-enum-conversion

在以上示例代码中，有如下一行代码：

obj-$(CONFIG_CMD_BOOTM) += bootm.o

CONFIG_CMD_BOOTM=y，将其展开就是：

obj-y += bootm.o

也就是给obj-y追加了一个“bootm.o”，obj-y包含着所有要编译的文件对应的.o文件，这里表示需要编译文件cmd/bootm.c。相当于通过“CONFIG_CMD_BOOTD=y”来使能bootm这个命令，进而编译cmd/bootm.c这个文件，这个文件实现了命令bootm。在uboot和Linux内核中都是采用这种方法来选择使能某个功能，编译对应的源码文件。

8、README

README文件描述了uboot的详细信息，包括uboot该如何编译、uboot中各文件夹的含义、相应的命令等等。建议详细的阅读此文件，可以进一步增加对uboot的认识。

关于 uboot根目录中的文件和文件夹的含义就讲解到这里，接下来就要开始分析uboot的顶层 Makefile了。

U-Boot顶层Makefile分析

用VScode打开编译后的uboot，在阅读uboot 源码之前，肯定是要先看一下顶层Makefile，分析gcc 版本代码的时候一定是先从顶层Makefile 开始的，然后再是子Makefile，这样通过层层分析 Makefile 即可了解整个工程的组织结构。顶层Makefile也就是uboot 根目录下的Makefile 文件，由于顶层Makefile文件内容比较多，所以我们将其分开来看。

版本号

顶层Makefile一开始是版本号，内容如下：

VERSION = 2020
PATCHLEVEL = 01
SUBLEVEL =
EXTRAVERSION = -stm32mp-r1
NAME =

VERSION是主版本号，PATCHLEVEL是补丁版本号，SUBLEVEL是次版本号，这三个一起构成了uboot的版本号，比如当前的uboot版本号就是“2020.01”。 EXTRAVERSION是附加版本信息， NAME是和名字有关的。

MAKEFLAGS变量

make是支持递归调用的，也就是在Makefile中使用“make”命令来执行其他的Makefile文件，一般都是子目录中的Makefile文件。假如在当前目录下存在一个“subdir”子目录，这个子目录中又有其对应的Makefile文件，那么这个工程在编译的时候其主目录中的Makefile就可以调用子目录中的Makefile，以此来完成所有子目录的编译。主目录的Makefile可以使用如下代码来编译这个子目录：

$(MAKE) -C subdir

$(MAKE)就是调用“make”命令，-C指定子目录。有时候我们需要向子make传递变量，使用“export”来导出要传递给子make的变量即可，如果不希望哪个变量传递给子make的话就使用“unexport”来声明不导出 :

export VARIABLE //导出变量给子 make
unexport VARIABLE //不导出变量给子 make

有两个特殊的变量：“SHELL”和“MAKEFLAGS”，这两个变量除非使“nexport”声明，否则在整个make的执行过程中，它们的值始终自动的传递给子make。在uboot的主Makefile中有如下代码：

MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)

上述代码使用“+=”来给变量MAKEFLAGS追加了一些值，“-rR”表示禁止使用内置的隐含规则和变量定义，“–include-dir”指明搜索路径，“$(CURDIR)”表示当前目录。

命令输出

uboot默认编译是不会在终端中显示完整的命令，都是短命令，如下图所示：
终端短命令输出
在终端中输出短命令虽然看起来很清爽，但是不利于分析uboot的编译过程。可以通过设置变量“V=1”来实现完整的命令输出，这个在调试uboot的时候很有用，结果如下图所示：
终端完整命令输出
顶层Makefile中控制命令输出的代码如下：

ifeq ("$(origin V)", "command line")
  KBUILD_VERBOSE = $(V)
endif
ifndef KBUILD_VERBOSE
  KBUILD_VERBOSE = 0
endif

ifeq ($(KBUILD_VERBOSE),1)
  quiet =
  Q =
else
  quiet=quiet_
  Q = @
endif

Makefile部分代码截图

上述代码中先使用ifeq来判断"$(origin V)"和"command line"是否相等。这里用到了Makefile中的函数origin，origin和其他的函数不一样，它不操作变量的值，origin用于告诉你变量是哪来的，语法为：

$(origin <variable>)

variable是变量名，origin函数的返回值就是变量来源，因此$(origin V)就是变量V的来源。如果变量V是在命令行定义的那么它的来源就是"command line"，这样 "$(origin V)"和 "command line"就相等了。当这两个相等的时候变量KBUILD_VERBOSE就等于V的值，比如在命令行中输入“V=1“的话那么KBUILD_VERBOSE=1。如果没有在命令行输入V的话KBUILD_VERBOSE=0。

第97行判断KBUILD_VERBOSE是否为 1，如果KBUILD_VERBOSE为1的话变量quiet和Q都为空，如果KBUILD_VERBOSE=0的话变量quiet为“quiet_”，变量Q为“@””,综上所述：

V=1的话：

KBUILD_VERBOSE=1
quiet= 空
Q= 空

V=0或命令行不定义V：

KBUILD_VERBOSE=0
quiet= quiet_
Q= @

Makefile中会用变量quiet和Q来控制编译的时候是否在终端输出完整的命令，在顶层Makefile中有很多如下所示的命令：

$(Q)$(MAKE) $(build)=tools

如果V=0的话上述命令展开就是“@ make $(build)=tools”，make在执行的时候默认会在终端输出命令，但是在命令前面加上“@”就不会在终端输出命令了。当V=1的时候Q就为空，上述命令就是“make $(build)=tools”，因此在make执行的过程，命令会被完整的输出在终端上。

有些命令会有两个版本，比如：

quiet_cmd_sym ?= SYM $@
cmd_sym ?= $(OBJDUMP) -t $< > $@

sym命令分为“quiet_cmd_sym”和“cmd_sym”两个版本，这两个命令的功能都是一样的区别在于 make执行的时候输出的命令不同。quiet_cmd_xxx命令输出信息少，也就是短命令，而cmd_xxx命令输出信息多，也就是完整的命令。

如果变量quiet为空的话，整个命令都会输出。
如果变量quiet为“quiet_”的话，仅输出短版本。
如果变量quiet为“silent_”的话，整个命令都不会输出。

静默输出

上一小节讲了，设置V=0或者在命令行中不定 V的话，编译uboot的时候终端中显示的短命令，但是还是会有命令输出，有时候我们在编译 uboot的时候不需要输出命令，这个时候就可以使用uboot的静默输出功能。编译的时候使用“make -s”即可实现静默输出，顶层 Makefile中相应的代码如下：

# If the user is running make -s (silent mode), suppress echoing of
# commands

ifneq ($(filter 4.%,$(MAKE_VERSION)),)	# make-4
ifneq ($(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS))),)
  quiet=silent_
endif
else					# make-3.8x
ifneq ($(filter s% -s%,$(MAKEFLAGS)),)
  quiet=silent_
endif
endif

export quiet Q KBUILD_VERBOSE

Makefile部分代码截图

第 108行判断当前正在使用的编译器版本号是否为 4.x，判断 $(filter4.%,$(MAKE_VERSION))和“ ”(空)是否相等，如果不相等的话就成立，执行里面的语句。也就是说$(filter 4.%,$(MAKE_VERSION))不为空的话条件就成立，这里用到了Makefile中 filter函数，这是个过滤函数，函数格式如下：

$(filter <pattern...>,<text>)

filter函数表示以pattern模式过滤text字符串中的单词，仅保留符合模式pattern的单词，可以有多个模式。函数返回值就是符合pattern的字符串。因此 $(filter 4.%,$(MAKE_VERSION))的含义就是在字符串“MAKE_VERSION”中找出符合“4.%”的字符 (%为通配符），MAKE_VERSION是make工具的版本号，ubuntu18.04里面默认自带的make工具版本号为4.1，可以输入“ make -v”查看。因此 $(filter 4.%,$(MAKE_VERSION))不为空，条件成立，执行109-111行的语句。

第109行也是一个判断语句，如果$(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS)))不为空的话条件成立，变量quiet等于“silent_”。这里也用到了函数filter，在$(firstword x$(MAKEFLAGS)))中过滤出符合“%s”的单词。到了函数firstword，函数firstword是获取首单词，函数格式如下：

$(firstword <text>)

firstword函数用于取出text字符串中的第一个单词，函数的返回值就是获取到的单词。当使用“make -s”编译的时候，“-s”会作为MAKEFLAGS变量的一部分传递给Makefile。在顶层Makfile中添加如下图的代码：
顶层Makefile添加代码
上图中的两行代码用于输出$(firstword x$(MAKEFLAGS))的结果，用以下命令
去测试静脉输出：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- -s

结果如下图所示：
修改顶层Makefile后的执行结果
从上图可以看出第一个单词是“xrRs”，将$(filter %s ,$(firstword x$(MAKEFLAGS)))展开就是$(filter %s, xrRs)，而$(filter %s, xrRs)的返回值肯定不为空，条件成立，quiet=silent_。第118行使用export导出变量quiet、Q和KBUILD_VERBOSE。

设置编译结果输出目录

uboot可以将编译出来的目标文件输出到单独的目录中，在make的时候使用“O”来指定
输出目录，比如“make O=out”就是设置目标文件输出到out目录中。这么做是为了将源文件和编译产生的文件分开，当然也可以不指定O参数，不指定的话源文件和编译产生的文件都在同一个目录内，一般我们不指定O参数。顶层Makefile中相关的代码如下：

# kbuild supports saving output files in a separate directory.
# To locate output files in a separate directory two syntaxes are supported.
# In both cases the working directory must be the root of the kernel src.
# 1) O=
# Use "make O=dir/to/store/output/files/"
#
# 2) Set KBUILD_OUTPUT
# Set the environment variable KBUILD_OUTPUT to point to the directory
# where the output files shall be placed.
# export KBUILD_OUTPUT=dir/to/store/output/files/
# make
#
# The O= assignment takes precedence over the KBUILD_OUTPUT environment
# variable.

# KBUILD_SRC is set on invocation of make in OBJ directory
# KBUILD_SRC is not intended to be used by the regular user (for now)
ifeq ($(KBUILD_SRC),)

# OK, Make called in directory where kernel src resides
# Do we want to locate output files in a separate directory?
ifeq ("$(origin O)", "command line")
  KBUILD_OUTPUT := $(O)
endif

# That's our default target when none is given on the command line
PHONY := _all
_all:

# Cancel implicit rules on top Makefile
$(CURDIR)/Makefile Makefile: ;

ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)
# Invoke a second make in the output directory, passing relevant variables
# check that the output directory actually exists
saved-output := $(KBUILD_OUTPUT)
KBUILD_OUTPUT := $(shell mkdir -p $(KBUILD_OUTPUT) && cd $(KBUILD_OUTPUT) \
								&& /bin/pwd)
……
endif # ifneq ($(KBUILD_OUTPUT),)
endif # ifeq ($(KBUILD_SRC),)

顶层Makefile部分代码截图

第142行判断“O”是否来自于命令行，如果来自命令行的话条件成立KBUILD_OUTPUT就为$(O)，因此变量KBUILD_OUTPUT就是输出目录。

第152行判断KBUILD_OUTPUT是否为空。

第156行调用mkdir命令，创建KBUILD_OUTPUT目录，并且将创建成功以后的绝对路径赋值给KBUILD_OUTPUT。至此，通过O指定的输出目录就存在了。

代码检查

uboot支持代码检查，使用命令“make C=1”使能代码检查，检查那些需要重新编译的文件。“make C=2”用于检查所有的源码文件，顶层Makefile中的代码如下：

# Call a source code checker (by default, "sparse") as part of the
# C compilation.
#
# Use 'make C=1' to enable checking of only re-compiled files.
# Use 'make C=2' to enable checking of *all* source files, regardless
# of whether they are re-compiled or not.
#
# See the file "doc/sparse.txt" for more details, including
# where to get the "sparse" utility.

ifeq ("$(origin C)", "command line")
  KBUILD_CHECKSRC = $(C)
endif
ifndef KBUILD_CHECKSRC
  KBUILD_CHECKSRC = 0
endif

顶层Makefile部分代码截图

第193行判断C是否来源于命令行，如果C来源于命令行，那就将C赋值给变量KBUILD_CHECKSRC，如果命令行没有C的话KBUILD_CHECKSRC就为 0。

模块编译

在uboot中允许单独编译某个模块，使用命令“make M=dir”即可，旧语法“make SUBDIRS=dir”也是支持的。顶层Makefile中的代码如下：

# Use make M=dir to specify directory of external module to build
# Old syntax make ... SUBDIRS=$PWD is still supported
# Setting the environment variable KBUILD_EXTMOD take precedence
ifdef SUBDIRS
  KBUILD_EXTMOD ?= $(SUBDIRS)
endif

ifeq ("$(origin M)", "command line")
  KBUILD_EXTMOD := $(M)
endif

# If building an external module we do not care about the all: rule
# but instead _all depend on modules
PHONY += all
ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
_all: all
else
_all: modules
endif

ifeq ($(KBUILD_SRC),)
        # building in the source tree
        srctree := .
else
        ifeq ($(KBUILD_SRC)/,$(dir $(CURDIR)))
                # building in a subdirectory of the source tree
                srctree := ..
        else
                srctree := $(KBUILD_SRC)
        endif
endif
objtree		:= .
src		:= $(srctree)
obj		:= $(objtree)

VPATH		:= $(srctree)$(if $(KBUILD_EXTMOD),:$(KBUILD_EXTMOD))

export srctree objtree VPATH

顶层Makefile部分代码截图

第203行判断是否定义了SUBDIRS，如果定义了SUBDIRS，变量KBUILD_EXTMOD=SUBDIRS，这里是为了支持老语法make SUBIDRS=dir。

第207行判断是否在命令行定义了M，如果定义了的 KBUILD_EXTMOD=$(M)。

第214行判断KBUILD_EXTMOD是否为空，如果为空的话目标 _all依赖all，因此要先编译出all；否则的话默认目标 _all依赖modules，要先编译出modules，也就是编译模块；一般情况下我们不会在uboot中编译模块，所以此处会编译all这个目标。

第220行判断KBUILD_SRC是否为空，如果为空的话就设置变量srctree为当前目录，即srctree为“.”，一般不设置KBUILD_SRC。

第231行设置变量objtree为当前目录。

第232和233行分别设置变量src和obj，都为当前目录。

第235行设置VPATH。

第237行导出变量scrtree、objtree和VPATH。

获取主机架构和系统

接下来顶层Makefile会获取主机架构和系统，也就是我们电脑的架构和系统，代码如下：

HOSTARCH := $(shell uname -m | \
	sed -e s/i.86/x86/ \
	    -e s/sun4u/sparc64/ \
	    -e s/arm.*/arm/ \
	    -e s/sa110/arm/ \
	    -e s/ppc64/powerpc/ \
	    -e s/ppc/powerpc/ \
	    -e s/macppc/powerpc/\
	    -e s/sh.*/sh/)

HOSTOS := $(shell uname -s | tr '[:upper:]' '[:lower:]' | \
	    sed -e 's/\(cygwin\).*/cygwin/')

export	HOSTARCH HOSTOS

顶层Makefile部分代码截图
第244行定义了一个变量HOSTARCH，用于保存主机架构，这里调用shell命令“uname -m”获取架构名称，结果如下图所示：
uname -m命令
从上图可以看出当前电脑主机架构为“x86_64”，shell中的“|”表示管道，意思是将左边的输出作为右边的输入，sed -e是替换命令，“sed -e s/i.86/x86/”表示将管道输入的字符串中的“i.86”替换为“x86”，其他的“sed -e s”命令同理。对于教程中电脑而言 HOSTARCH=x86_64。

第254行定义了变量HOSTOS，此变量用于保存主机OS的值，先使用shell命令“uname -s”来获取主机OS，结果如下图所示：
uname -s命令
从上图可以看出此时的主机OS为“Linux”，使用管道将“Linux”作为后面“tr ‘[:upper:]’ ‘[:lower:]’”的输入，“tr ‘[:upper:]’ ‘[:lower:]’”表示将所有的大写字母替换为小写字母，因此得到“linux”。最后同样使用管道，将“linux”作为“sed -e 's/(cygwin).*/cygwin/”的输入，用于将cygwin.*替换为cygwin。因此， HOSTOS=linux。

第257行导出HOSTARCH=x86_64，HOSTOS=linux。

设置目标架构、交叉编译器和配置文件

编译uboot的时候需要设置目标板架构和交叉编译器，“make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-”就是用于设置ARCH和 CROSS_COMPILE，在
顶层Makefile中代码如下：

# set default to nothing for native builds
ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))
CROSS_COMPILE ?=
endif

KCONFIG_CONFIG	?= .config
export KCONFIG_CONFIG

顶层Makefile部分代码截图

第262行判断HOSTARCH和ARCH这两个变量是否相等，主机架构(变量 HOSTARCH)是x86_64，而我们编译的是ARM版本uboot，肯定不相等。所以CROSS_COMPILE= arm-none-linux-gnueabihf-。从上述代码可以看出，每次编译uboot的时候都要在make命令后面设置ARCH和CROSS_COMPILE，使用起来很麻烦，可以直接修改顶层Makefile，在里面加入ARCH和 CROSS_COMPILE的定义，如下图所示：
定义ARCH和CROSS_COMPILE

按上图所示，直接在顶层Makefile里面定义ARCH和CROSS_COMPILE，就不用每次编译的时候都要在make命令后面定义ARCH和CROSS_COMPILE。

继续回到示例代码中，第266行定义变量KCONFIG_CONFIG，uboot是可以配置的，这里设置配置文件为.config，.config默认是没有的，需要使用命令“make xxx_defconfig”对uboot进行配置，配置完成以后就会在uboot根目录下生成.config。默认情况下.config和xxx_defconfig内容是一样的，因为.config就是从xxx_defconfig复制过来的。如果后续自行调整uboot的一些配置参数，那么这些新的配置参数就添加到了.config中，而不是xxx_defconfig。相当于xxx_defconfig只是一些初始配置，而.config里面的才是实时有效的配置。

调用scripts/Kbuild.include

主Makefile会调用文件scripts/Kbuild.include这个文件，顶层Makefile中代码如下：

# We need some generic definitions (do not try to remake the file).
scripts/Kbuild.include: ;
include scripts/Kbuild.include

上述示例代码中使用“include”包含了文件scripts/Kbuild.include，此文件里面定义了很多变量，如下所示：

####
# kbuild: Generic definitions

# Convenient variables
comma   := ,
quote   := "
squote  := '
empty   :=
space   := $(empty) $(empty)
pound := \#

###
# Name of target with a '.' as filename prefix. foo/bar.o => foo/.bar.o
dot-target = $(dir $@).$(notdir $@)

###
# The temporary file to save gcc -MD generated dependencies must not
# contain a comma
depfile = $(subst $(comma),_,$(dot-target).d)

###
# filename of target with directory and extension stripped
basetarget = $(basename $(notdir $@))

在uboot的编译过程中会用到scripts/Kbuild.include中的这些变量，后面用到的时候再分析。

交叉编译工具变量设置

上面我们只是设置了CROSS_COMPILE的名字，但是交叉编译器其他的工具还没有设置，顶层Makefile中相关代码如下：

AS		= $(CROSS_COMPILE)as
# Always use GNU ld
ifneq ($(shell $(CROSS_COMPILE)ld.bfd -v 2> /dev/null),)
LD		= $(CROSS_COMPILE)ld.bfd
else
LD		= $(CROSS_COMPILE)ld
endif
CC		= $(CROSS_COMPILE)gcc
CPP		= $(CC) -E
AR		= $(CROSS_COMPILE)ar
NM		= $(CROSS_COMPILE)nm
LDR		= $(CROSS_COMPILE)ldr
STRIP		= $(CROSS_COMPILE)strip
OBJCOPY		= $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP		= $(CROSS_COMPILE)objdump

导出其他变量

接下来在顶层Makefile会导出很多变量，代码如下：

export VERSION PATCHLEVEL SUBLEVEL UBOOTRELEASE UBOOTVERSION
export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC CPUDIR BOARDDIR
export CONFIG_SHELL HOSTCC HOSTCFLAGS HOSTLDFLAGS CROSS_COMPILE AS LD CC
export CPP AR NM LDR STRIP OBJCOPY OBJDUMP
export MAKE LEX YACC AWK PERL PYTHON PYTHON2 PYTHON3
export HOSTCXX HOSTCXXFLAGS CHECK CHECKFLAGS DTC DTC_FLAGS

export KBUILD_CPPFLAGS NOSTDINC_FLAGS UBOOTINCLUDE OBJCOPYFLAGS LDFLAGS
export KBUILD_CFLAGS KBUILD_AFLAGS

这些变量中大部分都已经在前面定义了，重点来看一下下面这几个变量：

ARCH CPU BOARD VENDOR SOC CPUDIR BOARDDIR

这7个变量在顶层 Makefile是找不到的，说明这7个变量是在其他文件里面定义的，先来看一下这7个变量都是什么内容，在顶层Makefile中输入如下图所示的内容：
输出变量值
修改好顶层Makefile以后执行如下命令：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- mytest

结果如下图所示：
变量结果
从上图可以看到这7个变量的值，uboot根目录下有个文件叫做config.mk，这7个变量就是在config.mk里面定义的，打开config.mk内容如下：

# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
#
# (C) Copyright 2000-2013
# Wolfgang Denk, DENX Software Engineering, wd@denx.de.
#########################################################################

# This file is included from ./Makefile and spl/Makefile.
# Clean the state to avoid the same flags added twice.
#
# (Tegra needs different flags for SPL.
#  That's the reason why this file must be included from spl/Makefile too.
#  If we did not have Tegra SoCs, build system would be much simpler...)
PLATFORM_RELFLAGS :=
PLATFORM_CPPFLAGS :=
PLATFORM_LDFLAGS :=
LDFLAGS :=
LDFLAGS_FINAL :=
LDFLAGS_STANDALONE :=
OBJCOPYFLAGS :=
# clear VENDOR for tcsh
VENDOR :=
#########################################################################

ARCH := $(CONFIG_SYS_ARCH:"%"=%)
CPU := $(CONFIG_SYS_CPU:"%"=%)
ifdef CONFIG_SPL_BUILD
ifdef CONFIG_TEGRA
CPU := arm720t
endif
endif
BOARD := $(CONFIG_SYS_BOARD:"%"=%)
ifneq ($(CONFIG_SYS_VENDOR),)
VENDOR := $(CONFIG_SYS_VENDOR:"%"=%)
endif
ifneq ($(CONFIG_SYS_SOC),)
SOC := $(CONFIG_SYS_SOC:"%"=%)
endif

# Some architecture config.mk files need to know what CPUDIR is set to,
# so calculate CPUDIR before including ARCH/SOC/CPU config.mk files.
# Check if arch/$ARCH/cpu/$CPU exists, otherwise assume arch/$ARCH/cpu contains
# CPU-specific code.
CPUDIR=arch/$(ARCH)/cpu$(if $(CPU),/$(CPU),)

sinclude $(srctree)/arch/$(ARCH)/config.mk	# include architecture dependend rules
sinclude $(srctree)/$(CPUDIR)/config.mk		# include  CPU	specific rules

ifdef	SOC
sinclude $(srctree)/$(CPUDIR)/$(SOC)/config.mk	# include  SoC	specific rules
endif
ifneq ($(BOARD),)
ifdef	VENDOR
BOARDDIR = $(VENDOR)/$(BOARD)
else
BOARDDIR = $(BOARD)
endif
endif
ifdef	BOARD
sinclude $(srctree)/board/$(BOARDDIR)/config.mk	# include board specific rules
endif

ifdef FTRACE
PLATFORM_CPPFLAGS += -finstrument-functions -DFTRACE
endif

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

RELFLAGS := $(PLATFORM_RELFLAGS)

PLATFORM_CPPFLAGS += $(RELFLAGS)
PLATFORM_CPPFLAGS += -pipe

LDFLAGS += $(PLATFORM_LDFLAGS)
LDFLAGS_FINAL += -Bstatic

export PLATFORM_CPPFLAGS
export RELFLAGS
export LDFLAGS_FINAL
export LDFLAGS_STANDALONE
export CONFIG_STANDALONE_LOAD_ADDR

这里代码截图太麻烦了，直接复制过来，下面的讲解行数可以数一下，或者就对着内容来找是哪一行，也不会很麻烦。

第24行定义变量ARCH，值为$(CONFIG_SYS_ARCH:“%”=%)，也就是提取CONFIG_SYS_ARCH里面双引号“”之间的内容。比如CONFIG_SYS_ arm”的话，ARCH=arm。

第25行定义变量CPU，值为$(CONFIG_SYS_CPU:“%”=%)。

第31行定义变量BOARD，值为$(CONFIG_SYS_BOARD:“%”=%)。

第33行定义变量VENDOR，值为$(CONFIG_SYS_VENDOR:“%”=%)。

第36行定义变量SOC，值为$(CONFIG_SYS_SOC:“%”=%)。

第43行定义变量CPUDIR，值为arch/$(ARCH)/cpu$(if $(CPU),/$(CPU),)。

第45行的sinclude和include的功能类似，在Makefile中都是读取指定文件内容，这里读取文件$(srctree)/arch/$(ARCH)/config.mk的内容，sinclude读取的文件如果不存在的话不会报错。

第46行读取文件$(srctree)/$(CPUDIR)/config.mk的内容。

第49行读取文件$(srctree)/$(CPUDIR)/$(SOC)/config.mk的内容。

第53行定义变量BOARDDIR，如果定义了VENDOR那么BOARDDIR=$(VENDOR)/$(BOARD)，否则的 BOARDDIR=$(BOARD)。

第59行读取文件$(srctree)/board/$(BOARDDIR)/config.mk。

接下来需要找到CONFIG_SYS_ARCH、CONFIG_SYS_CPU、CONFIG_SYS_BOARD、CONFIG_SYS_VENDOR和CONFIG_SYS_SOC这5个变量的值。这5个变量在uboot根目录
下的.config文件中有定义，定义如下：

CONFIG_SYS_ARCH="arm"
CONFIG_SYS_CPU="armv7"
CONFIG_SYS_SOC="stm32mp"
CONFIG_SYS_VENDOR="st"
CONFIG_SYS_BOARD="stm32mp1"
CONFIG_SYS_CONFIG_NAME="stm32mp1"

那么就可以根据以上示例代码看出各个变量的值，因此可以推导出config.mk读取的文件有：

arch/arm/config.mk
arch/arm/cpu/armv7/config.mk
arch/arm/cpu/armv7/stm32mp/config.mk (此文件不存在)
board/st/stm32mp1/config.mk (此文件不存在)

make xxx_deconfig过程

在编译uboot之前要使用“make xxx_defconfig”命令来配置uboot，那么这个配置过程是如何运行的呢？在顶层Makefile中有如下代码：

# To make sure we do not include .config for any of the *config targets
# catch them early, and hand them over to scripts/kconfig/Makefile
# It is allowed to specify more targets when calling make, including
# mixing *config targets and build targets.
# For example 'make oldconfig all'.
# Detect when mixed targets is specified, and make a second invocation
# of make so .config is not included in this case either (for *config).

version_h := include/generated/version_autogenerated.h
timestamp_h := include/generated/timestamp_autogenerated.h
defaultenv_h := include/generated/defaultenv_autogenerated.h

no-dot-config-targets := clean clobber mrproper distclean \
			 help %docs check% coccicheck \
			 ubootversion backup tests check qcheck

config-targets := 0
mixed-targets  := 0
dot-config     := 1

ifneq ($(filter $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)
	ifeq ($(filter-out $(no-dot-config-targets), $(MAKECMDGOALS)),)
		dot-config := 0
	endif
endif

ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
        ifneq ($(filter config %config,$(MAKECMDGOALS)),)
                config-targets := 1
                ifneq ($(words $(MAKECMDGOALS)),1)
                        mixed-targets := 1
                endif
        endif
endif

ifeq ($(mixed-targets),1)
# ===========================================================================
# We're called with mixed targets (*config and build targets).
# Handle them one by one.

PHONY += $(MAKECMDGOALS) __build_one_by_one

$(filter-out __build_one_by_one, $(MAKECMDGOALS)): __build_one_by_one
	@:

__build_one_by_one:
	$(Q)set -e; \
	for i in $(MAKECMDGOALS); do \
		$(MAKE) -f $(srctree)/Makefile $$i; \
	done

else
ifeq ($(config-targets),1)
# ===========================================================================
# *config targets only - make sure prerequisites are updated, and descend
# in scripts/kconfig to make the *config target

KBUILD_DEFCONFIG := sandbox_defconfig
export KBUILD_DEFCONFIG KBUILD_KCONFIG

config: scripts_basic outputmakefile FORCE
	$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
	$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

else
# ===========================================================================
# Build targets only - this includes vmlinux, arch specific targets, clean
# targets and others. In general all targets except *config targets.

# Additional helpers built in scripts/
# Carefully list dependencies so we do not try to build scripts twice
# in parallel
PHONY += scripts
scripts: scripts_basic include/config/auto.conf
	$(Q)$(MAKE) $(build)=$(@)

ifeq ($(dot-config),1)
# Read in config
-include include/config/auto.conf
……

同理这一段代码截图太长了，就对着找一下以下讲解内容的行就可以了。

第483行定义了变量version_h，这变量保存版本号文件，此文件是自动生成的。文件include/generated/version_autogenerated.h内容如下图所示：

第484行定义了变量timestamp_h，此变量保存时间戳文件，此文件也是自动生成的。文件include/generated/timestamp_autogenerated.h内容如下图所示：

第487行定义了变量no-dot-config-targets。

第491行定义了变量config-targets，初始值为0。

第492行定义了变量mixed-targets，初始值为0。

第493行定义了变量dot-config，初始值为1。

第495行将MAKECMDGOALS中不符合no-dot-config-targets的部分过滤掉，剩下的如果不为空的话条件就成立。MAKECMDGOALS是make的一个环境变量，这个变量会保存你所指定的终极目标列表，比如执行“make mx6ull_alientek_emmc_defconfig”，那么MAKECMDGOALS就为mx6ull_alientek_emmc_defconfig。很明显过滤后为空，所以条件不成立，变量dot-config依旧为1。

第501行判断KBUILD_EXTMOD是否为空，如果KBUILD_EXTMOD为空的话条件成立，经过前面的分析可知KBUILD_EXTMOD为空，所以条件成立。

第502行将MAKECMDGOALS中不符合“config”和 “%config”的部分过滤掉，如果剩下的部分不为空条件就成立，很明显此处条件成立，变量config-targets=1。

第504行统计MAKECMDGOALS中的单词个数，如果不为1的话条件成立。此处调用Makefile中的words函数来统计单词个数， words函数格式如下：

$(words <text>)

很明显，MAKECMDGOALS的单词个数是1个，所以条件不成立，mixed-targets继续为
0。综上所述，这些变量值如下：

config-targets = 1
mixed-targets = 0
dot-config = 1

第510行如果变量mixed-targets为1的话条件成立，很明显，条件不成立。

第527行如果变量config-targets为1的话条件成立，很明显，条件成立，执行这个分支。

第535行，没有目标与之匹配，所以不执行。

第538行，有目标与之匹配，当输入“make xxx_defconfig”的时候就会匹配到%config目标，目标“%config”依赖于scripts_basic、outputmakefile和FORCE。FORCE在顶层Makefile后面有如下定义：

PHONY += FORCE
FORCE:

可以看出FORCE是没有规则和依赖的，所以每次都会重新生成FORCE。当FORCE作为其他目标的依赖时，由于FORCE总是被更新过的，因此依赖所在的规则总是会执行的。依赖scripts_basic和outputmakefile在顶层Makefile中的内容如下：

# Basic helpers built in scripts/
PHONY += scripts_basic
scripts_basic:
	$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/basic
	$(Q)rm -f .tmp_quiet_recordmcount

# To avoid any implicit rule to kick in, define an empty command.
scripts/basic/%: scripts_basic ;

PHONY += outputmakefile
# outputmakefile generates a Makefile in the output directory, if using a
# separate output directory. This allows convenient use of make in the
# output directory.
outputmakefile:
ifneq ($(KBUILD_SRC),)
	$(Q)ln -fsn $(srctree) source
	$(Q)$(CONFIG_SHELL) $(srctree)/scripts/mkmakefile \
	    $(srctree) $(objtree) $(VERSION) $(PATCHLEVEL)
endif

第469行，判断KBUILD_SRC是否为空，只有变量KBUILD_SRC不为空的时候outputmakefile才有意义，经过我们前面的分析KBUILD_SRC为空，所以outputmakefile无效；只有scripts_basic是有效的。

第457-459行是scripts_basic的规则，其对应的命令用到了变量Q、MAKE和build，其中：

Q=@或为空
MAKE=make

变量build是在scripts/Kbuild.include文件中有定义，定义如下：

###
# Shorthand for $(Q)$(MAKE) -f scripts/Makefile.build obj=
# Usage:
# $(Q)$(MAKE) $(build)=dir
build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj

从以上示例代码可以看出build=-f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj，经过前面的分析可知，变量srctree为 “.”，因此：

build=-f ./scripts/Makefile.build obj

scripts_basic展开以后如下：

scripts_basic:
@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic //也可以没有@，视配置而定
@rm -f . tmp_quiet_recordmcount //也可以没有@

scripts_basic会调用文件./scripts/Makefile.build，这个我们后面再分析。

接着回到原先最长的顶层Makefile示例代码中的%config处，内容如下：

%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@

将命令展开就是：

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

同样也跟文件./scripts/Makefile.build有关，我们后面再分析此文件。使用如下命令配置uboot并观察其配置过程：

make stm32mp157d_atk_defconfig V=1

配置过程如下图所示：
uboot配置过程
从上图可以看出，上文的分析是正确的，接下来就要结合下面两行命令重点分析一下文件scripts/Makefile.build。

1.scripts_basic目标对应的命令

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

2.%config目标对应的命令

@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig

Makefile.build脚本分析

从上一小节可知，“make xxx_defconfig”配置uboot的时候如下两行命令会执行脚本scripts/Makefile.build：

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

依次来分析一下：

1、scripts_basic目标对应的命令

scripts_basic目标对应的命令为：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic。打开文
件scripts/Makefile.build，有如下代码：

# Modified for U-Boot
prefix := tpl
src := $(patsubst $(prefix)/%,%,$(obj))
ifeq ($(obj),$(src))
prefix := spl
src := $(patsubst $(prefix)/%,%,$(obj))
ifeq ($(obj),$(src))
prefix := .
endif
endif

Makefile.build代码段截图
第7行定义了变量prefix值为tpl。

第8行定义了变量src，这里用到了函数patsubst，此行代码展开后为：

$(patsubst tpl/%,%, scripts/basic)

patsubst是替换函数，格式如下：

$(patsubst <pattern>,<replacement>,<text>)

此函数用于在text中查找符合pattern的部分，如果匹配的话就用replacement替换掉。pattern是可以包含通配符“%”，如果replacement中也包含通配符“%”，那么replacement中的这个“%”将是pattern中的那个“%”所代表的字符串。函数的返回值为替换后的字符串。因此，第8行就是在“scripts/basic”中查找符合“tpl/%”的部分，然后将“tpl/”取消掉，但是“scripts/basic”没有“tpl/”，所以 src=scripts/basic。

第9行判断变量obj和src是否相等，相等的话条件成立，很明显，此处条件成立。

第10行和第7行一样，只是这里处理的是“spl”，“scripts/basic”里面也没有“spl/”，所以src继续为scripts/basic。

第12行因为变量obj和src相等，所以prefix=.。

继续分析scripts/Makefile.build，有如下代码：

# The filename Kbuild has precedence over Makefile
kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
kbuild-file := $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild),$(kbuild-dir)/Kbuild,$(kbuild-dir)/Makefile)
include $(kbuild-file)

Makefile.build代码段截图
将kbuild-dir展开后为：

$(if $(filter /%, scripts/basic), scripts/basic, ./scripts/basic),

因为没有以“/”为开头的单词，所以$(filter /%, scripts/basic)的结果为空，kbuild-dir=./scripts/basic。

将kbuild-file展开后为：

$(if $(wildcard ./scripts/basic/Kbuild), ./scripts/basic/Kbuild, ./scripts/basic/Makefile)

因为scrpts/basic目录中没有Kbuild这个文件，所以 kbuild-file= ./scripts/basic/Makefile。最后将57行展开，即：

include ./scripts/basic/Makefile

也就是读取scripts/basic下面的Makefile文件。

继续分析scripts/Makefile.build，如下代码：

__build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \
	 $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m) $(modorder-target)) \
	 $(subdir-ym) $(always)
	@:

Makefile.build代码段截图
__build是默认目标，因为命令“@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/basic”没有指定目标，所以会使用到默认目标：__build。在顶层Makefile中，KBUILD_BUILTIN为1，KBUILD_MODULES为0，因此展开后目标 __build为：

__build:$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) $(subdir-ym) $(always)
@:

可以看出目标 __build有5个依赖：builtin-target、lib-target、extra-y、subdir-ym和always。这5个依赖的具体内容我们就不通过源码来分析了，直接在scripts/Makefile.build中输入下图所示内容，将这5个变量的值打印出来：
输出变量
执行如下命令：

make stm32mp157d_atk_defconfig V=1

结果如下图所示：
输出结果
从上图可以看出，只有always有效，因此__build最终为：

__build: scripts/basic/fixdep
@:

__build依赖于scripts/basic/fixdep，所以要先scripts/basic/fixdep.c编译，生成fixdep，前面已经读取了scripts/basic/Makefile文件。

综上所述，scripts_basic目标的作用就是编译出scripts/basic/fixdep这个软件。

2、%config目标对应的命令

%config目标对应的命令为：@make -f ./scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig xxx_defconfig，各个变量值如下：

src= scripts/kconfig
kbuild-dir = ./scripts/kconfig
kbuild-file = ./scripts/kconfig/Makefile
include ./scripts/kconfig/Makefile

可以看出，Makefilke.build会读取scripts/kconfig/Makefile中的内容，此文件有如下所示内容：

%_defconfig: $(obj)/conf
	$(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

# Added for U-Boot (backward compatibility)
%_config: %_defconfig
	@:

目标%_defconfig刚好和输入的xxx_defconfig匹配，所以会执行这条规则。依赖为$(obj)/conf，展开后就是scripts/kconfig/conf。接下来就是检查并生成依赖scripts/kconfig/conf。
conf是主机软件。不用过多纠结conf是如何编译产生的，如果一定要看，可以输入如下命令重新配置uboot，在重新配置uboot的过程中就会输出conf编译信息。

make distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- stm32mp157d_atk_defcon fig V=1

结果如下图所示：
编译过程
得到scripts/kconfig/conf以后就要执行目标%_defconfig 的命令：

$(Q)$< $(silent) --defconfig=arch/$(SRCARCH)/configs/$@ $(Kconfig)

make过程

配置好uboot以后就可以直接make编译了，因为没有指明目标，所以会使用默认目标，主Makefile中的默认目标如下：

# That's our default target when none is given on the command line
PHONY := _all
_all:

目标 _all又依赖于all，如下所示：

# If building an external module we do not care about the all: rule
# but instead _all depend on modules
PHONY += all
ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)
_all: all
else
_all: modules
endif

如果KBUILD_EXTMOD为空的话_all依赖于all。这里不编译模块，所以KBUILD_EXTMOD肯定为空，_all的依赖就是all。在主Makefile中all目标规则如下：

all:		$(ALL-y)
ifeq ($(CONFIG_DEPRECATED),y)
	$(warning "You have deprecated configuration options enabled in your .config! Please check your configuration.")
ifeq ($(CONFIG_SPI),y)
ifneq ($(CONFIG_DM_SPI)$(CONFIG_OF_CONTROL),yy)
	$(warning "The relevant config item with associated code will remove in v2019.07 release.")
endif
endif
endif

从上述代码的第一行可以看出，all目标依赖 $(ALL-y)，而在顶层Makefile中，ALL-y如下：

# Always append ALL so that arch config.mk's can add custom ones
ALL-y += u-boot.srec u-boot.bin u-boot.sym System.map binary_size_check

ALL-$(CONFIG_ONENAND_U_BOOT) += u-boot-onenand.bin
ifeq ($(CONFIG_SPL_FSL_PBL),y)
ALL-$(CONFIG_RAMBOOT_PBL) += u-boot-with-spl-pbl.bin
else
ifneq ($(CONFIG_SECURE_BOOT), y)
# For Secure Boot The Image needs to be signed and Header must also
# be included. So The image has to be built explicitly
ALL-$(CONFIG_RAMBOOT_PBL) += u-boot.pbl
endif
endif
ALL-$(CONFIG_SPL) += spl/u-boot-spl.bin
ifeq ($(CONFIG_MX6)$(CONFIG_IMX_HAB), yy)
ALL-$(CONFIG_SPL_FRAMEWORK) += u-boot-ivt.img
else
ifeq ($(CONFIG_MX7)$(CONFIG_IMX_HAB), yy)
ALL-$(CONFIG_SPL_FRAMEWORK) += u-boot-ivt.img
else
ALL-$(CONFIG_SPL_FRAMEWORK) += u-boot.img
endif
endif
ALL-$(CONFIG_TPL) += tpl/u-boot-tpl.bin
ALL-$(CONFIG_OF_SEPARATE) += u-boot.dtb
ifeq ($(CONFIG_SPL_FRAMEWORK),y)
ALL-$(CONFIG_OF_SEPARATE) += u-boot-dtb.img
endif
ALL-$(CONFIG_OF_HOSTFILE) += u-boot.dtb
ifneq ($(CONFIG_SPL_TARGET),)
ALL-$(CONFIG_SPL) += $(CONFIG_SPL_TARGET:"%"=%)
endif
ALL-$(CONFIG_REMAKE_ELF) += u-boot.elf
ALL-$(CONFIG_EFI_APP) += u-boot-app.efi
ALL-$(CONFIG_EFI_STUB) += u-boot-payload.efi

ifneq ($(BUILD_ROM)$(CONFIG_BUILD_ROM),)
ALL-$(CONFIG_X86_RESET_VECTOR) += u-boot.rom
endif

# Build a combined spl + u-boot image for sunxi
ifeq ($(CONFIG_ARCH_SUNXI)$(CONFIG_SPL),yy)
ALL-y += u-boot-sunxi-with-spl.bin
endif

从以上示例代码可以看出，ALL-y包含u-boot.srec、u-boot.bin、u-boot.sym、System.map、u-boot.cfg和binary_size_check这几个文件。根据uboot的配置情况也可能包含其他的文件，比如：

ALL-$(CONFIG_ONENAND_U_BOOT) += u-boot-onenand.bin

CONFIG_ONENAND_U_BOOT就是uboot中跟ONENAND配置有关的，如果我们使能了ONENAND，那么在.config配置文件中就会有“CONFIG_ONENAND_U_BOOT=y”这一句。相
当于CONFIG_ONENAND_U_BOOT是个变量，这个变量的值为 y”，所以展开以后就是：

ALL-y += u-boot-onenand.bin

这个就是.config里面的配置参数的含义，这些参数其实都是变量，后面跟着变量值，会在顶层Makefile或者其他Makefile中调用这些变量。

ALL-y里面有个u-boot.bin，这个就是我们最终需要的uboot二进制可执行文件，所作的所有工作就是为了它。在顶层Makefile中找到u-boot.bin目标对应的规则，如下所示：

ifeq ($(CONFIG_MULTI_DTB_FIT),y)
……
else ifeq ($(CONFIG_OF_SEPARATE),y)
u-boot-dtb.bin: u-boot-nodtb.bin dts/dt.dtb FORCE
	$(call if_changed,cat)

u-boot.bin: u-boot-dtb.bin FORCE
	$(call if_changed,copy)
else
u-boot.bin: u-boot-nodtb.bin FORCE
	$(call if_changed,copy)
endif

顶层Makefile代码段截图
第1133行判断CONFIG_OF_SEPARATE是否等于y，如果相等，那条件就成立。在include/config/auto.conf文件中CONFIG_OF_SEPARAT=y，所以条件成立。

第1134行就是目标u-boot-dtb.bin的规则，目标u-boot-dtb.bin依赖于u-boot-nodtb.bin，命令为$(call if_changed,copy)，第1137行就是目标u-boot.bin的规则，目标u-boot.bin依赖于u-boot-dtb.bin，他们都是调用了if_changed，if_changed是一个函数，这个函数在scripts/Kbuild.include中有定义，而顶层Makefile中会包含scripts/Kbuild.include文件，这个前面已经说过了。

if_changed在 Kbuild.include中的定义如下：

###
# if_changed      - execute command if any prerequisite is newer than
#                   target, or command line has changed
# if_changed_dep  - as if_changed, but uses fixdep to reveal dependencies
#                   including used config symbols
# if_changed_rule - as if_changed but execute rule instead
# See Documentation/kbuild/makefiles.txt for more info
……
# Execute command if command has changed or prerequisite(s) are updated.
#
if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)),                       \
	@set -e;                                                             \
	$(echo-cmd) $(cmd_$(1));                                             \
	printf '%s\n' 'cmd_$@ := $(make-cmd)' > $(dot-target).cmd)

Kbuild.include代码段截图
第227行为if_changed的描述，根据描述，在一些先决条件比目标新的时候，或者命令行有改变的时候，if_changed就会执行一些命令。

第257行就是函数if_changed，if_changed函数引用的变量比较多，也比较绕，我们只需要知道它可以从u-boot-nodtb.bin生成u-boot.bin就行了。

既然u-boot.bin依赖于u-boot-dtb.bin，u-boot-dtb.bin又依赖于u-boot-nodtb.bin，那么肯定要先生成u-boot-nodtb.bin文件，顶层Makefile中相关代码如下：

u-boot-nodtb.bin: u-boot FORCE
	$(call if_changed,objcopy)
	$(call DO_STATIC_RELA,$<,$@,$(CONFIG_SYS_TEXT_BASE))
	$(BOARD_SIZE_CHECK)

目标u-boot-nodtb.bin又依赖于u-boot，顶层Makefile中u-boot相关规则如下：

u-boot:	$(u-boot-init) $(u-boot-main) u-boot.lds FORCE
	+$(call if_changed,u-boot__)
ifeq ($(CONFIG_KALLSYMS),y)
	$(call cmd,smap)
	$(call cmd,u-boot__) common/system_map.o
endif

目标u-boot依赖于u-boot_init、u-boot-main和u-boot.lds，u-boot_init和 u-boot-main是两个变量，在顶层Makefile中有定义，值如下：

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

$(head-y)跟CPU架构有关，我们使用的是ARM芯片，所以head-y在arch/arm/Makefile中
被指定为：

head-y := arch/arm/cpu/$(CPU)/start.o

根据前文的分析，我们知道CPU=armv7，因此head-y展开以后就是：

head-y := arch/arm/cpu/armv7/start.o

因此：

u-boot-init= arch/arm/cpu/armv7/start.o

$(libs-y)在顶层Makefile中被定义为uboot所有子目录下build-in.o的集合，代码如下：

libs-y += lib/
libs-$(HAVE_VENDOR_COMMON_LIB) += board/$(VENDOR)/common/
libs-$(CONFIG_OF_EMBED) += dts/
libs-y += fs/
libs-y += net/
libs-y += disk/
libs-y += drivers/
libs-y += drivers/dma/
libs-y += drivers/gpio/
libs-y += drivers/i2c/
libs-y += drivers/net/
libs-y += drivers/net/phy/
libs-y += drivers/power/ \
……
libs-y += cmd/
libs-y += common/
libs-y += env/
libs-$(CONFIG_API) += api/
libs-$(CONFIG_HAS_POST) += post/
libs-$(CONFIG_UNIT_TEST) += test/ test/dm/
libs-$(CONFIG_UT_ENV) += test/env/
libs-$(CONFIG_UT_OPTEE) += test/optee/
libs-$(CONFIG_UT_OVERLAY) += test/overlay/

libs-y += $(if $(BOARDDIR),board/$(BOARDDIR)/)

libs-y := $(sort $(libs-y))

u-boot-dirs	:= $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(libs-y))) tools examples

u-boot-alldirs	:= $(sort $(u-boot-dirs) $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(libs-))))

libs-y		:= $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y))

从上面的代码可以看出，libs-y都是uboot各子目录的集合，最后：

libs-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(libs-y))

这里调用了函数patsubst，将 libs-y中的“/”替换为“/built-in.o”，比如“drivers/dma/”就变为了“drivers/dma/built-in.o”，相当于将libs-y改为所有子目录中built-in.o文件的集合。那么u-boot-main就等于所有子目录中built-in.o的集合。

这个规则就相当于将以u-boot.lds为链接脚本，将arch/arm/cpu/armv7/start.o和各个子目录
下的built-in.o链接在一起生成u-boot。

u-boot.lds的规则如下：

u-boot.lds: $(LDSCRIPT) prepare FORCE
	$(call if_changed_dep,cpp_lds)

接下来的重点就是各子目录下的built-in.o是怎么生成的，以drivers/gpio/built-in.o为例，在drivers/gpio/目录下会有个名为.built-in.o.cmd的文件，此文件内容如下：

cmd_drivers/gpio/built-in.o := arm-none-linux-gnueabihf-ld.bfd -r -o drivers/gpio/built-in.o drivers/gpio/gpio-uclass.o drivers/gpio/stm32_gpio.o

从命令“cmd_drivers/gpio/built-in.o”可以看出drivers/gpio/built-in.o这个文件是使用ld命令由文件drivers/gpio/gpio-uclass.o和drivers/gpio/stm32_gpio.o生成而来的，stm32_gpio.o是stm32_gpio.c编译生成的.o文件，这个是ST的STM32系列的GPIO驱动文件。这里用到了ld的“-r”参数，参数含义如下：

-r –relocateable: 产生可重定向的输出，比如，产生一个输出文件它可再次作为ld的输入，这经常被叫做“部分链接”，当我们需要将几个小的.o文件链接成为一个.o文件的时候，需要使用此选项。

最终将各个子目录中的built-in.o文件链接在一起就形成了u-boot，使用如下命令编译uboot就可以看到链接的过程：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- stm32mp157d_atk_defconfig V=1
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- DEVICE_TREE=stm32mp157d-atk all V=1

编译的时候会有如下图的输出：
编译内容输出
将其整理一下，内容如下：

arm-none-linux-gnueabihf-ld.bfd -pie --gc-sections -Bstatic --no-dynamic-linker -Ttext
0xC0100000 -o u-boot -T u-boot.lds
arch/arm/cpu/armv7/start.o --start-group
arch/arm/cpu/built-in.o
arch/arm/cpu/armv7/built-in.o
arch/arm/lib/built-in.o
arch/arm/mach-stm32mp/built-in.o
board/st/common/built-in.o
board/st/stm32mp1/built-in.o
cmd/built-in.o
common/built-in.o
disk/built-in.o drivers/built-in.o
drivers/dma/built-in.o
drivers/gpio/built-in.o
drivers/i2c/built-in.o
drivers/net/built-in.o
drivers/net/phy/built-in.o
drivers/power/built-in.o
drivers/power/battery/built-in.o
drivers/power/domain/built-in.o
drivers/power/fuel_gauge/built-in.o
drivers/power/mfd/built-in.o
drivers/power/pmic/built-in.o
drivers/power/regulator/built-in.o
drivers/serial/built-in.o drivers/spi/built-in.o
drivers/usb/cdns3/built-in.o
drivers/usb/common/built-in.o
drivers/usb/dwc3/built-in.o
drivers/usb/emul/built-in.o
drivers/usb/eth/built-in.o
drivers/usb/gadget/built-in.o
drivers/usb/gadget/udc/built-in.o
drivers/usb/host/built-in.o
drivers/usb/musb-new/built-in.o
drivers/usb/musb/built-in.o
drivers/usb/phy/built-in.o
drivers/usb/ulpi/built-in.o
env/built-in.o
fs/built-in.o
lib/built-in.o
net/built-in.o --end-group
arch/arm/lib/eabi_compat.o
arch/arm/lib/lib.a

可以看出最终是用arm-none-linux-gnueabihf-ld.bfd命令将arch/arm/cpu/armv7/start.o和其他众多的built_in.o链接在一起，形成u-boot。

目标all除了u-boot.bin以外还有其他的依赖，比如u-boot.srec 、u-boot.sym 、System.map、u-boot.cfg和binary_size_check等等，这些依赖的生成方法和u-boot.bin很类似，自行查看一下顶层Makefile，就不详细的讲解了。

总结一下“make”命令的流程，如下图所示：
make命令流程
上图就是“make”命令的执行流程，关于uboot的顶层Makefile就分析到这里，重点是“make xxx_defconfig”和“make”这两个命令的执行流程：

make xxx_defconfig：用于配置uboot，这个命令最主要的目的就是生成.config 文件。
make：用于编译uboot，这个命令的主要工作就是生成二进制的u-boot.bin文件和其他的一些与uboot有关的文件，比如u-boot.stm32等等。

关于uboot的顶层Makefile就分析到这里，重点是使用uboot，要做的是缕清uboot的流程。

总结

文件结构

本篇比较重要的就是uboot的configs文件夹，里面是配置uboot的各个配置文件，正点原子的开发板配置文件就是stm32mp157d_atk_defconfig文件；.config是使用“make xxx_defconfig”配置uboot后自动生成的，这些配置量会有大量定义赋值，赋值为‘y’即代表使能，以此来控制需要编译的文件对应的.o文件，以此来编译.c文件（uboot和Linux内核都是这种方法来选择使能某个功能，编译对应源码）。

顶层Makefile源码配置部分

uboot的顶层Makefile默认编译输出短命令，可以通过“V=1”来输出完整命令，也可以通过“make -s”实现静默输出；使用“make O=<输出指定目录>”控制输出目录（一般不用，就直接编译生成到同一目录）；使用“make C=1”实现代码检查，“make C=2”检查所有源码文件；使用“make M=dir”编译单独某个模块；

以上的判断源码完成后，uboot的顶层Makefile会获取主机架构和系统，然后设置目标架构、交叉编译器和配置文件，然后调用scripts/Kbuild.include文件，该文件中定义了很多变量；然后会设置交叉编译器的工具变量；导出其他变量（export），一共有7个，来自于config.mk文件，得到的结果入下：

ARCH=arm
CPU=armv7
BOARD=stm32mp1
SOC=stm32mp
CPUDIR=arch/arm/cpu/armv7
BOARDDIR=st/stm32mp1

最重要的来了：
编译uboot之前需要“make xxx_defconfig”来配置uboot，经过解读源码，变量配置结果如下：

config-targets = 1
mixed-targets = 0
dot-config = 1

并会执行如下两行脚本：

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

第一个scripts_basic目标作用就是编译出scripts/basic/fixdep这个软件；而第二个就是对应的%config目标，变量值如下：

src= scripts/kconfig
kbuild-dir = ./scripts/kconfig
kbuild-file = ./scripts/kconfig/Makefile
include ./scripts/kconfig/Makefile

就会因为这些变量的配置执行到scripts/kconfig/conf，生成后就会执行如下命令：

@ scripts/kconfig/conf --defconfig=arch/../configs/xxx_defconfig Kconfig

最终通过上述命令生成.config文件。

顶层Makefile的编译make过程

因为没有制定目标，所以make会使用默认目标_all，而_all依赖all，而all依赖ALL-y，从源码解读出ALL_y包含u-boot.srec、u-boot.bin、u-boot.sym、System.map、u-boot.cfg和binary_size_check这几个文件（这一部分包含哪些文件就要看是否该变量被使能‘y’）。

ALL_Y包含u-boot.bin，就是最后要使用的uboot二进制可执行文件，在配置中，其依赖于u-boot-dtb.bin，而这个文件依赖于u-boot-nodtb.bin，他们都调用了函数if_changed，该函数在scripts/Kbuild.include定义，通过这个函数来在u-boot-nodtb.bin中生成u-boot.bin；u-boot-nodtb.bin是依赖于u-boot的，而u-boot依赖u-boot_init、u-boot-main和u-boot.lds，前两者是变量，分别为：

u-boot-init= arch/arm/cpu/armv7/start.o
u-boot-main := $(libs-y)

其中libs-y最终就是所有子目录中built-in.o的集合。也就是说u-boot最后相当于以u-boot.lds为链接脚本，将arch/arm/cpu/armv7/start.o和各个子目录下的built-in.o链接在一起生成u-boot；而bulit-in.o文件就是使用ld命令配合“-r”参数从ST提供的STM32系列驱动文件来编译生成的。

make全过程