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Makefile入门

在学习单片机时,经常使用Keil、IAR等IDE工具,在这些IDE工具中建立工程,然后就可以编程、编译、下载到单片机了。但是在嵌入式编程中,通常不会使用这些IDE,而是直接使用交叉编译环境进行编译,使用J-Flash进行下载。
使用IDE开发好处是不需要处理过多的编译选项,很多IDE会自动生成makefile,自动处理编译链接过程。而嵌入式编程,如果使用交叉编译环境,就需要自己写makefile来完成编译工作。会不会写makefile,也从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。
makefile定义了一系列的规则来指定,哪些文件需要先编译,哪些文件需要后编译,哪些文件需要重新编译,甚至于进行更复杂的功能操作,因为makefile就像一个Shell脚本一样,其中也可以执行操作系统的命令。makefile带来的好处就是——“自动化编译”,一旦写好,只需要一个make命令,整个工程完全自动编译,极大的提高了软件开发的效率。

1.编译、链接过程

C语言中,要将一段代码生成可执行文件,首先要把源文件编译成中间代码文件,在Windows下也就是 .obj 文件,UNIX下是 .o 文件,即Object File,这个动作叫做编译(compile)。然后再把大量的Object File合成执行文件,这个动作叫作链接(link)。

2.makefile

在Linux下,当我们在某个目录使用make命令时,会自动搜索本目录下的makefile文件,根据文件的命令执行。makefile的格式如下:
target… : prerequisites …
command
即:注明生成的目标,冒号后书写生成目标的依赖文件,下一行Tab后写需要执行的命令。若命令过长,可以使用\来换行。
make会比较targets文件和prerequisites文件的修改日期,如果prerequisites文件的日期要比targets文件的日期要新,或者target不存在的话,那么,make就会执行后续定义的命令。

3.实例

objs := head.o init.o serial.o main.o000.bin: $(objs)
arm-linux-ld -Ttext 0x000000 -o timer_elf $^
arm-linux-objcopy -O binary -S timer_elf $@
arm-linux-objdump -D -m arm timer_elf > timer.dis
%.o:%.c
arm-linux-gcc -Wall -nostdlib -O2 -c -o $@ $<
%.o:%.S
arm-linux-gcc -Wall -nostdlib -O2 -c -o $@ $<
clean:
rm -f timer.bin timer_elf timer.dis *.o
第一行定义了一个objs,它是由head.o init.o serial.o main.o四个文件组成。第二行定义了000.bin生成的过程,他的需要有head.o init.o serial.o main.o这四个文件。
第3~5行说明要执行的指令,根据先后,依次执行。
第6行定义了一个通用规则,任何.o文件,由.c文件生成所需要的指令。
第7行将.c文件编译为.o文件的命令。
第8行义了一个通用规则,任何.o文件,由.s文件生成所需要的指令。
第9行将.s文件编译为.o文件的命令。
第10行定义了一个新目标,当执行make clean 时会执行它。
第11行是make clean所设置要执行的指令,清理生成的文件。
当执行make命令时,自动会执行生成000.bin文件的过程,当它需要某一个文件时会查找这个文件生成的方法,依次执行。

4.技巧

上例中的第1、2行是常用的定义变量使用变量的方法。通过使用变量,可以使makefile在不同工程中做简单的修改即可使用。makefile支持通配符,如*,c代表一系列c文件,%则代表0个或多个字符。
$^表示一些列相同的命令,所有的依赖目标的集合。以空格分隔。如果在依赖目标中有多个重复的,那个这个变量会去除重复的依赖目标,只保留一份。
$@表示规则中的目标文件集。在模式规则中,如果有多个目标,那么,”$@”就是匹配于目标中模式定义的集合。
$<表示依赖目标中的第一个目标名字。如果依赖目标是以模式(即”%”)定义的,那么”$<“将是符合模式的一系列的文件集。注意,其是一个一个取出来的。

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