0.基于fip.bin 编译流程展开的 makefile 分析
前言
芯片所有的软硬件资源都能够在 NXP 官网找到，本文档也是对 NXP 开源 LSDK 代码工程的学习与分析。
官网链接如下：
LSDK 软件资料
LX2160 芯片资料
fip 编译命令
根据 LSDK 用户指导文档，编译命令(不带 optee)如下：
实际编译命令为：
shell
make ARCH=aarch64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- PLAT=lx2160ardb BL33=<path_to_u-boot_binary>/u-boot.bin fip分析编译命令：
- PLAT 变量：指定代码运行平台
- BL33变量：指定制作 fip.bin 的 BL33镜像，为 uboot.bin 的路径
- 指定了编译目标为: fip
fip 编译目标的 makefile 分析
分析顶层 Makefile（ atf 工程根目录下的 Makefile）, 查找 fip 目标：
fip 目标通过 1283 行的规则实现：
shell
fip: ${BUILD_PLAT}/${FIP_NAME}该目标依赖 ${BUILD_PLAT}/${FIP_NAME}, 继续查找 ${BUILD_PLAT}/${FIP_NAME} 目标：
${BUILD_PLAT}/${FIP_NAME} 通过如下规则实现：
shell
${BUILD_PLAT}/${FIP_NAME}: ${FIP_DEPS} ${FIPTOOL}
${Q}${FIPTOOL} create ${FIP_ARGS} $@
${Q}${FIPTOOL} info $@
@${ECHO_BLANK_LINE}
@echo "Built $@ successfully"
@${ECHO_BLANK_LINE}分析上面的规则定义，发现目标依赖 ${FIP_DEPS}与 ${FIPTOOL}，命令是调用 ${FIPTOOL} 生成 fip.bin 文件。
根据 make log 分析，bl31.bin 的生成只可能通过 FIP_DEPS 中包含，因为 ${FIPTOOL}只是 FIP 文件生成工具。
FIP_DEPS 变量如何包含 bl31.bin
（该部分需要通读 atf 工程 makefile 框架）
上图中，使用下面的命令将 bl31.bin 包含在 fip 镜像的生成过程中（FIP_DEPS 变量）：
shell
ifeq (${NEED_BL31},yes)
BL31_SOURCES += ${SPD_SOURCES}
# Sort BL31 source files to remove duplicates
BL31_SOURCES := $(sort ${BL31_SOURCES})
ifneq (${DECRYPTION_SUPPORT},none)
$(if ${BL31}, $(eval $(call TOOL_ADD_IMG,bl31,--soc-fw,,$(ENCRYPT_BL31))),\
$(eval $(call MAKE_BL,31,soc-fw,,$(ENCRYPT_BL31))))
else
# 下面的命令执行 $(eval $(call MAKE_BL,31,soc-fw)，由于 第二个参数为 soc-fw, 会将 BL31 阶段镜像添加到 fip 的镜像生成中
$(if ${BL31}, $(eval $(call TOOL_ADD_IMG,bl31,--soc-fw)),\
$(eval $(call MAKE_BL,31,soc-fw)))
endif
endif通读 makefile，变量 NEED_BL31 总是会被设置为 yes（也可以通过命令选择不包含，哈哈，老老实实看makefile文件吧）。bl31.bin 通过 (eval (call MAKE_BL,31,soc-fw)) 命令包含在FIP_DEPS 变量中。
MAKE_BL makefile 宏函数实现分析（TODO：最重要的，请结合源码）
MAKE_BL 宏函数的作用是定义 blx(x可以为1，2，31)编译目标及其规则，并判断是否需要将指定 blx 目标对应的镜像包含在 fip 镜像中。
该宏函数定义在 atf\make_helpers\build_macros.mk 文件中:
具体实现命令如下：
shell
# 定义 BL2 目标与现象, 通过 OBJS 变量指定编译的源文件与目标文件 BL2_SOURCES or BL31 SOURCES, BL_COMMON_SOURCES,PLAT_BL_COMMON_SOURCES
# MAKE_BL macro defines the targets and options to build each BL image.
# Arguments:
# $(1) = BL stage
# $(2) = FIP command line option (if empty, image will not be included in the FIP)
# $(3) = FIP prefix (optional) (if FWU_, target is fwu_fip instead of fip)
# $(4) = BL encryption flag (optional) (0, 1)
define MAKE_BL
$(eval BUILD_DIR := ${BUILD_PLAT}/$(1))
$(eval BL_SOURCES := $($(call uppercase,$(1))_SOURCES))
$(eval SOURCES := $(sort $(BL_SOURCES) $(BL_COMMON_SOURCES) $(PLAT_BL_COMMON_SOURCES)))
$(eval OBJS := $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(call SOURCES_TO_OBJS,$(SOURCES))))
$(eval MAPFILE := $(call IMG_MAPFILE,$(1)))
$(eval ELF := $(call IMG_ELF,$(1)))
$(eval DUMP := $(call IMG_DUMP,$(1)))
$(eval BIN := $(call IMG_BIN,$(1)))
$(eval ENC_BIN := $(call IMG_ENC_BIN,$(1)))
$(eval BL_LIBS := $($(call uppercase,$(1))_LIBS))
$(eval DEFAULT_LINKER_SCRIPT_SOURCE := $($(call uppercase,$(1))_DEFAULT_LINKER_SCRIPT_SOURCE))
$(eval DEFAULT_LINKER_SCRIPT := $(call linker_script_path,$(DEFAULT_LINKER_SCRIPT_SOURCE)))
# BL2 与 BL31 只使用了默认链接脚本，下面的变量为自定义变量，指向自定义连接脚本
$(eval LINKER_SCRIPT_SOURCES := $($(call uppercase,$(1))_LINKER_SCRIPT_SOURCES))
$(eval LINKER_SCRIPTS := $(call linker_script_path,$(LINKER_SCRIPT_SOURCES)))
# We use sort only to get a list of unique object directory names.
# ordering is not relevant but sort removes duplicates.
$(eval TEMP_OBJ_DIRS := $(sort $(dir ${OBJS} ${DEFAULT_LINKER_SCRIPT} ${LINKER_SCRIPTS})))
# The $(dir ) function leaves a trailing / on the directory names
# Rip off the / to match directory names with make rule targets.
$(eval OBJ_DIRS := $(patsubst %/,%,$(TEMP_OBJ_DIRS)))
# Create generators for object directory structure
# 创建 build 目录
$(eval $(call MAKE_PREREQ_DIR,${BUILD_DIR},${BUILD_PLAT}))
$(eval $(foreach objd,${OBJ_DIRS},
$(call MAKE_PREREQ_DIR,${objd},${BUILD_DIR})))
.PHONY : ${1}_dirs
# We use order-only prerequisites to ensure that directories are created,
# but do not cause re-builds every time a file is written.
${1}_dirs: | ${OBJ_DIRS}
# 将源文件编译生成目标文件
$(eval $(call MAKE_OBJS,$(BUILD_DIR),$(SOURCES),$(1)))
# Generate targets to preprocess each required linker script
# 生成链接脚本 ld 文件
$(eval $(foreach source,$(DEFAULT_LINKER_SCRIPT_SOURCE) $(LINKER_SCRIPT_SOURCES), \
$(call MAKE_LD,$(call linker_script_path,$(source)),$(source),$(1))))
#获得连接标志位
$(eval BL_LDFLAGS := $($(call uppercase,$(1))_LDFLAGS))
ifeq ($(USE_ROMLIB),1)
$(ELF): romlib.bin
endif
# MODULE_OBJS can be assigned by vendors with different compiled
# object file path, and prebuilt object file path.
$(eval OBJS += $(MODULE_OBJS))
# ELF 编译规则
$(ELF): $(OBJS) $(DEFAULT_LINKER_SCRIPT) $(LINKER_SCRIPTS) | $(1)_dirs libraries $(BL_LIBS)
$$(ECHO) " LD $$@"
ifdef MAKE_BUILD_STRINGS
$(call MAKE_BUILD_STRINGS,$(BUILD_DIR)/build_message.o)
else
@echo 'const char build_message[] = "Built : "$(BUILD_MESSAGE_TIMESTAMP); \
const char version_string[] = "${VERSION_STRING}"; \
const char version[] = "${VERSION}";' | \
$$(CC) $$(TF_CFLAGS) $$(CFLAGS) -xc -c - -o $(BUILD_DIR)/build_message.o
endif
ifneq ($(findstring armlink,$(notdir $(LD))),)
$$(Q)$$(LD) -o $$@ $$(TF_LDFLAGS) $$(LDFLAGS) $(BL_LDFLAGS) --entry=${1}_entrypoint \
--predefine="-D__LINKER__=$(__LINKER__)" \
--predefine="-DTF_CFLAGS=$(TF_CFLAGS)" \
--map --list="$(MAPFILE)" --scatter=${PLAT_DIR}/scat/${1}.scat \
$(LDPATHS) $(LIBWRAPPER) $(LDLIBS) $(BL_LIBS) \
$(BUILD_DIR)/build_message.o $(OBJS)
else ifneq ($(findstring gcc,$(notdir $(LD))),)
$$(Q)$$(LD) -o $$@ $$(TF_LDFLAGS) $$(LDFLAGS) -Wl,-Map=$(MAPFILE) \
$(addprefix -Wl$(comma)--script$(comma),$(LINKER_SCRIPTS)) -Wl,--script,$(DEFAULT_LINKER_SCRIPT) \
$(BUILD_DIR)/build_message.o \
$(OBJS) $(LDPATHS) $(LIBWRAPPER) $(LDLIBS) $(BL_LIBS)
else
$$(Q)$$(LD) -o $$@ $$(TF_LDFLAGS) $$(LDFLAGS) $(BL_LDFLAGS) -Map=$(MAPFILE) \
$(addprefix -T ,$(LINKER_SCRIPTS)) --script $(DEFAULT_LINKER_SCRIPT) \
$(BUILD_DIR)/build_message.o \
$(OBJS) $(LDPATHS) $(LIBWRAPPER) $(LDLIBS) $(BL_LIBS)
endif
ifeq ($(DISABLE_BIN_GENERATION),1)
@${ECHO_BLANK_LINE}
@echo "Built $$@ successfully"
@${ECHO_BLANK_LINE}
endif
$(DUMP): $(ELF)
$${ECHO} " OD $$@"
$${Q}$${OD} -dx $$< > $$@
$(BIN): $(ELF)
$${ECHO} " BIN $$@"
$$(Q)$$(OC) -O binary $$< $$@
@${ECHO_BLANK_LINE}
@echo "Built $$@ successfully"
@${ECHO_BLANK_LINE}
#将 bl2 与 bl31 添加到全局目标中
.PHONY: $(1)
ifeq ($(DISABLE_BIN_GENERATION),1)
$(1): $(ELF) $(DUMP)
else
$(1): $(BIN) $(DUMP)
endif
all: $(1)
ifeq ($(4),1)
$(call ENCRYPT_FW,$(BIN),$(ENC_BIN))
$(if $(2),$(call TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD,$(1),$(BIN),--$(2),$(ENC_BIN),$(3), \
$(ENC_BIN)))
else
#bl31 规则生成时，会将 BIN（bl31.bin） 添加到 FIP_DEPS 变量中, 这样，在编译 fip.bin 时会编译 BIN 目标
#BIN 目标对应的规则在上面 $(BIN): $(ELF)
$(if $(2),$(call TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD,$(1),$(BIN),--$(2),$(BIN),$(3)))
endif
endef在上述的命令实现中：通过 .PHONY: bl$(1) 定义了 blx 目标，包括 bl2 与 bl31。
而 blx 目标的编译规则为：
shell
bl$(1): $(BIN) $(DUMP)$(BIN) 的编译规则为：
shell
$(BIN): $(ELF)
$${ECHO} " BIN $$@"
$$(Q)$$(OC) -O binary $$< $$@
@${ECHO_BLANK_LINE}
@echo "Built $$@ successfully"
@${ECHO_BLANK_LINE}$(ELF) 的编译规则为(简化)：
shell
$(ELF): $(OBJS) $(LINKERFILE) | bl$(1)_dirs libraries $(BL_LIBS)
$$(ECHO) " LD $$@"
$$(Q)$$(LD) -o $$@ $$(TF_LDFLAGS) $$(LDFLAGS) $(BL_LDFLAGS) -Map=$(MAPFILE) \
--script $(LINKERFILE) $(BUILD_DIR)/build_message.o \
$(OBJS) $(LDPATHS) $(LIBWRAPPER) $(LDLIBS) $(BL_LIBS)$(ELF) 的编译规则依赖下述的目标：
- OBJS：所有指定的源文件.c 与.S
- LINKERFILE: 链接脚本 ld 文件
- bl$(1)_dirs：各目标文件和中间文件的输出目录
- libraries、$(BL_LIBS)：库文件
各变量具体的定义可查看 makefile 实现，通过上述的依赖目标与编译命令，blx.elf 可正常编译生成
MAKE_BL 将 BL31 镜像包含在 fip 镜像编译流程中
在 MAKE_BL 宏函数的实现中，存在下列命令：
shell
ifeq ($(4),1)
$(call ENCRYPT_FW,$(BIN),$(ENC_BIN))
$(if $(2),$(call TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD,bl$(1),$(BIN),--$(2),$(ENC_BIN),$(3), \
$(ENC_BIN)))
else
# 实例：(eval $(call TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD,bl31,$(BIN), --soc-fw, $(BIN),,)
$(if $(2),$(call TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD,bl$(1),$(BIN),--$(2),$(BIN),$(3)))
endif当执行$(eval $(call MAKE_BL,31,soc-fw))) 时， 上述命令会运行：
shell
$(if $(2),$(call TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD,bl$(1),$(BIN),--$(2),$(BIN),$(3)))
# 展开为 $(call TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD,bl31,build/<platform>/release/bl31.bin, --soc-fw, build/<platform>/release/bl31.bin,,)通过 TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD 宏函数，可以实现将 bl31.bin 添加到 fip.bin 镜像的依赖中。
TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD 宏函数实现
宏函数如下：
shell
# TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD works like TOOL_ADD_PAYLOAD, but applies image filters
# before passing them to host tools if BL*_PRE_TOOL_FILTER is defined.
# $(1) = image_type (scp_bl2, bl33, etc.)
# $(2) = payload filepath (ex. build/fvp/release/bl31.bin)
# $(3) = command line option for the specified payload (ex. --soc-fw)
# $(4) = tool target dependency (optional) (ex. build/fvp/release/bl31.bin)
# $(5) = FIP prefix (optional) (if FWU_, target is fwu_fip instead of fip)
# $(6) = encrypted payload (optional) (ex. build/fvp/release/bl31_enc.bin)
define TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD
$(eval PRE_TOOL_FILTER := $($(call uppercase,$(1))_PRE_TOOL_FILTER))
ifneq ($(PRE_TOOL_FILTER),)
$(eval PROCESSED_PATH := $(BUILD_PLAT)/$(1).bin$($(PRE_TOOL_FILTER)_SUFFIX))
$(call $(PRE_TOOL_FILTER)_RULE,$(PROCESSED_PATH),$(2))
$(PROCESSED_PATH): $(4)
$(call TOOL_ADD_PAYLOAD,$(PROCESSED_PATH),$(3),$(PROCESSED_PATH),$(5),$(6))
else
#$(call TOOL_ADD_PAYLOAD,build/<platform>/release/bl31.bin,--soc-fw, build/<platform>/release/bl31.bin,,)
$(call TOOL_ADD_PAYLOAD,$(2),$(3),$(4),$(5),$(6))
endif
endef简化后，会调用：
shell
$(call TOOL_ADD_PAYLOAD,$(2),$(3),$(4),$(5),$(6))根据 MAKE_EL 传入的参数，展开为：
shell
$(call TOOL_ADD_PAYLOAD, build/<platform>/release/bl31.bin, --soc-fw, build/<platform>/release/bl31.bin,,,)TOOL_ADD_PAYLOAD 宏函数实现
具体命令如下：
shell
# TOOL_ADD_PAYLOAD appends the command line arguments required by fiptool to
# package a new payload and/or by cert_create to generate certificate.
# Optionally, it adds the dependency on this payload
# $(1) = payload filename (i.e. bl31.bin)
# $(2) = command line option for the specified payload (i.e. --soc-fw)
# $(3) = tool target dependency (optional) (ex. build/fvp/release/bl31.bin)
# $(4) = FIP prefix (optional) (if FWU_, target is fwu_fip instead of fip)
# $(5) = encrypted payload (optional) (ex. build/fvp/release/bl31_enc.bin)
define TOOL_ADD_PAYLOAD
ifneq ($(5),)
$(4)FIP_ARGS += $(2) $(5)
$(if $(3),$(4)CRT_DEPS += $(1))
else
$(4)FIP_ARGS += $(2) $(1)
$(if $(3),$(4)CRT_DEPS += $(3))
endif
# 添加 fip 的依赖
$(if $(3),$(4)FIP_DEPS += $(3))
$(4)CRT_ARGS += $(2) $(1)
endef根据 TOOL_ADD_IMG_PAYLOAD 传入的参数：
shell
$(call TOOL_ADD_PAYLOAD, build/<platform>/release/bl31.bin, --soc-fw, build/<platform>/release/bl31.bin,,,)此处命令运行后：
- FIP_ARGS += --soc-fw build//release/bl31.bin
- FIP_DEPS += build//release/bl31.bin
到此，我们已将 bl31.bin 添加到 fip 目标的依赖 FIP_DEPS中， 而 bl31.bin 的生成规则在 MAKE_BL 宏函数中已定义（前文已分析）。
build_message 字符串与 version_string 字符串
这两个字符串变量的定义在 MAKE_BL 宏函数中：
shell
ifdef MAKE_BUILD_STRINGS
$(call MAKE_BUILD_STRINGS,$(BUILD_DIR)/build_message.o)
else
@echo 'const char build_message[] = "Built : "$(BUILD_MESSAGE_TIMESTAMP); \
const char version_string[] = "${VERSION_STRING}"; \
const char version[] = "${VERSION}";' | \
$$(CC) $$(TF_CFLAGS) $$(CFLAGS) -xc -c - -o $(BUILD_DIR)/build_message.o
endif在定义指定 BL 的 ELF 规则时，会运行：
shell
@echo 'const char build_message[] = "Built : "$(BUILD_MESSAGE_TIMESTAMP); \
const char version_string[] = "${VERSION_STRING}"; \
const char version[] = "${VERSION}";' | \
$$(CC) $$(TF_CFLAGS) $$(CFLAGS) -xc -c - -o $(BUILD_DIR)/build_message.o命令使用 gcc -c 选项但并未指定源文件生成 $(BUILD_DIR)/build_message.o。
根据 gcc 规范，gcc -c - 表示从标准输入中读取源文件内容。
重新解析上述命令，echo 命令会将其后的字符串显示到标准输入、输出上，所以
那么 $(BUILD_DIR)/build_message.o 对应的源文件内容即为：
shell
'const char build_message[] = "Built : "$(BUILD_MESSAGE_TIMESTAMP); \
const char version_string[] = "${VERSION_STRING}";'所以：build_message 与 version_string 在elf镜像文件编译时定义。