STM32 裸机编程 04 - Makefile 构建自动化

Makefile：构建自动化

我们可以用 make 命令行工具替代手动敲入“编译”、“链接”、“烧写”这些命令，自动完成整个过程。make 工具使用一个名为 Makefile 的配置文件，从中读取执行动作的指令。这种自动化方式非常棒，因为这样可以把构建固件的过程、使用了哪些编译标记等也文档化。

在 https://makefiletutorial.com 上有一个非常好的给初学者的 Makefile 教程，强烈建议看一下。下面我将列出一些非常必要的概念以理解我们所使用的 Makefile。对于已经很熟悉 make 的朋友，可以跳过这一部分。

其实 Makefile 的格式并不复杂：

action1:
	command ...     # Comments can go after hash symbol
	command ....    # IMPORTANT: command must be preceded with the TAB character
 
action2:
	command ...     # Don't forget about TAB. Spaces won't work!

现在我们可以跟动作名（也被称作目标）一起调用 make 来执行相应的动作：

$ make action1

当然，也可以在命令中定义和使用变量，动作也可以是需要创建的文件名：

firmware.elf:
	COMPILATION COMMAND .....

任何动作都可以有一个依赖列表。例如，firmware.elf 依赖源文件 main.c，当 main.c 改变时，make build 就会重新构建 firmware.elf:

build: firmware.elf
 
firmware.elf: main.c
 COMPILATION COMMAND

我们已经准备好为固件编写 Makefile，定义一个 build 动作/目标：

CFLAGS  ?=  -W -Wall -Wextra -Werror -Wundef -Wshadow -Wdouble-promotion \
            -Wformat-truncation -fno-common -Wconversion \
            -g3 -Os -ffunction-sections -fdata-sections -I. \
            -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16 $(EXTRA_CFLAGS)
LDFLAGS ?= -Tlink.ld -nostartfiles -nostdlib --specs nano.specs -lc -lgcc -Wl,--gc-sections -Wl,-Map=$@.map
SOURCES = main.c
 
build: firmware.elf
 
firmware.elf: $(SOURCES)
	arm-none-eabi-gcc $(SOURCES) $(CFLAGS) $(LDFLAGS) -o $@

在这里我们定义了一些编译标记。?= 表示这是默认值，我们可以在命令行中覆盖它们，像这样：

$ make build CFLAGS="-O2 ...."

上面的 Makefile 文件中定义了 CFLAGS、LDFLAGS、SOURCES 变量，然后我们告诉 make ，当要 build 时创建 firmware.elf 文件，它依赖 main.c 文件，使用 arm-none-eabi-gcc 编译器和给定的编译标记生成它。$@ 特殊变量会被展开成动作/目标名，在这个例子中是 firmware.elf。

现在调用 make 试一下：

$ make build
arm-none-eabi-gcc main.c  -W -Wall -Wextra -Werror -Wundef -Wshadow -Wdouble-promotion -Wformat-truncation -fno-common -Wconversion -g3 -Os -ffunction-sections -fdata-sections -I. -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16  -Tlink.ld -nostartfiles -nostdlib --specs nano.specs -lc -lgcc -Wl,--gc-sections -Wl,-Map=firmware.elf.map -o firmware.elf

如果我们再次运行：

$ make build
make: Nothing to be done for `build'.

make 会检查 firmware.elf 和依赖项 main.c 的修改时间，如果是它们是最新的，则什么都不做。如果我们修改下 main.c，则会重新构建：

$ touch main.c # Simulate changes in main.c
$ make build

现在，还剩下“烧写”这个动作/目标：

firmware.bin: firmware.elf
	arm-none-eabi-objcopy -O binary $< $@
 
flash: firmware.bin
	st-flash --reset write $(TARGET).bin 0x8000000

OK，现在从终端中执行命令 make flash 就会创建 firmware.bin 文件，然后通过 st-link 烧入板子。当 main.c 改变时，这个命令也会重新构建，因为 firmware.bin 依赖 firmware.elf，firmware.elf 又依赖 main.c。所以我们的开发循环就是这样的两步：

# Develop code in main.c
$ make flash

还有一个良好实践就是在 Makefile 中添加 clean 动作，以删除构建生成的文件：

clean:
 rm -rf firmware.*

完整工程源码可以在 step-0-minimal[1] 文件夹找到。