（一~）Betaflight开源AT32飞控Makefile详解

betaflight 代码结构参考：

    betaflight 代码结构 - 哔哩哔哩 (bilibili.com)

Betaflight 的Makefile 体系与移植参考：

    Betaflight 的Makefile 体系与移植 - 哔哩哔哩 (bilibili.com)

一、平台简介

AT32国产飞控最近比较火，佬儿出了一些关于BF飞控移植的文章，但不太详细。这里记录了本人学习BF飞控时关于Makefile部分的总结，留待参照。

AT32飞控实物：

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.0.0.4a67523cLjtnSO&id=703550743029&ns=1&abbucket=19#detail

1.1 AT32飞控参数

CPU： AT32VMT7

主频： 288MHz

引脚： 100 Pin（“V”）

Flash: 4032 KB（“M”）

RAM： 384 KB

内核：32位ARM® Cortex®-M4内核

1.2 BF飞控运行参考参数：

1、系统计算能力，主频在140mhz 以上（对比stm32f405）

2、系统内存在 128kb 以上，flash在 512kb 及以上，如果是spi集成外部flash，执行效率会下降2-3倍

1.3 电路接口：

1. SBUS接收机 uart1_rx

二、开发工具

Betaflight源码地址：

https://github.com/flightng/atbetaflight

也可以使用百度网盘：

链接：https://pan.baidu.com/s/1JVMqFuiKKQpDiMzGRpQegg

提取码：6q86

开发工具为Ubuntu 18.04.6 + Vscode + arm-none-eabi-gcc 10.3.1

其中arm-none-eabi-gcc 安装可以参考：

STM32高级开发(5)-gcc-arm-none-eabi-CSDN博客

文章中arm-none-eabi-gcc的版本较低，可在arm官网下载该软件：

Downloads | GNU Arm Embedded Toolchain Downloads – Arm Developer

三、源码编译

使用vscode打开BF源码后，在第一次在终端输入make会出在报错且没有编译出obj文件夹，报错内容有git字样。

错误原因：

源码文件没有建立为git仓库。git使用可以网上搜索教程或者参考这个文档：

链接：https://pan.baidu.com/s/1RzRXGwTwV9UBXsOP8yaTkw

提取码：z624

问题解决：

（1）使用命令

git init

创建仓库

（2）使用

git add .    （注意后面有个“.”）

将所有未跟踪文件加入暂存区

（3）使用

git commit -a

提交文件作为一个新版本，此后会出现版本名编辑窗口。

（4）输入版本名，如 1_read

ctrl + O 写入内容

回车，确定写入

ctrl + X 离开

（5）使用git status 可以查看当前仓库内容改变状态，

使用git log 可以查看所有历史版本：

（6）此时输入make命令，即可正常编译。编译完成会在obj文件夹下生成.hex文件：

三、Makefile详解

打开源码的主Makefile，从头开始，主Makefile文件的大致内容为（行数以实际为准）：

（1）前置变量（~55）

默认构建目标

19： TARGET    ?= AT32F437DEV

源目录

68： SRC_DIR         := $(ROOT)/src/main

（2）对下级make文件的调用与前期设置（56~225）

主要调用./make ./src/main/target（/AT32F437DEV） 下的.mk文件

在源代码更改时需要维护的内容

（3）对编译工具的设置（226~311）

（4）编译目标设置（322 ~ 351）

（5）具体编译部分（352 ~ ）

3.1 子makefile文件的引用与前置变量设置：

3.1.1 前置变量（~55）

默认构建目标

19： TARGET    ?= AT32F437DEV

源目录

68： SRC_DIR         := $(ROOT)/src/main

3.1.2  ./make/build_verbosity.mk

include $(ROOT)/make/build_verbosity.mk （80）

（1）功能设置冗余度

（2）变量：

V（命令行变量）：

## V    : Set verbosity level based on the V= parameter

##      V=0 Low

##      V=1 High

AT := @ （makefile命令前加“@”不输出， 通过export递归传递到其他makefile中）

当命令行V=0，即输出短命令时，有变量：

export V0    := $(AT)

export V1    := $(AT)

export STDOUT:= "> /dev/null"

3.1.3  ./make/system-id.mk

include $(ROOT)/make/system-id.mk （84）

设置系统类型与电脑CPU架构

（1）引用变量：

UNAME： 操作系统名

ARCH： 电脑CPU架构

OSFAMILY： 操作系统名（小写）

3.1.4  ./make/checks.mk

include $(ROOT)/make/checks.mk （90）

代码检查

（1）目标：

checks

（2）变量：

VALID_TARGETS ？

3.1.5  ./make/linux.mk

include $(ROOT)/make/$(OSFAMILY).mk （99）

配置系统环境

（1）如果有python3

PYTHON:=python3

（2）否则：

PYTHON_VERSION_ python版本号

PYTHON_MAJOR_VERSION_   python主版本号

PYTHON =python

（3）export PYTHON

3.1.6 ./make/tools.mk  （？）

（102）

安装编译工具？gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10

（1）变量：

命令行变量：

1. TOOLS_DIR

编译工具所在位置

2. ARM_SDK_PREFIX

SDK（软件开发工具）前缀

创建变量：

1. ARM_SDK_DIR

2. GCC_REQUIRED_VERSION

版本号

3.1.7  ./make/targets.mk

include $(ROOT)/make/targets.mk（122）

1. 命令行变量

TARGET 对应的芯片（此处使用TARGET=AT32F437DEV）

3.1.8 ./src/main/target/AT32F437DEV/AT32F437DEV.mk

-include $(ROOT)/src/main/target/$(BASE_TARGET)/$(TARGET).mk   (./make/targets.mk 12)

3.1.9 ./make/mcu/AT32F43x.mk

include $(ROOT)/make/mcu/$(TARGET_MCU).mk (173)

3.1.10 ./make/source.mk

include $(ROOT)/make/source.mk (224)

3.2 设置默认目标：

.DEFAULT_GOAL := hex （201）

注：

.DEFAULT_GOAL内置变量用来设置Makefile中的默认目标。 在所有的目标中，Makefile会首先执行“终极目标”，而若make命令中没有指定目标的话，.DEFAULT_GOAL指定的默认目标就是终极目标

3.3 执行hex默认目标（577）

hex:
	@echo "make .hex have run"
	$(V0) $(MAKE) -j $(TARGET_HEX)

3.4 make[1]: 进入目录“/home/embedfire/5_Projects/1_betaflight/4_read”

为执行$(V0) $(MAKE) -j $(TARGET_HEX)时寻找$(TARGET_HEX)目标所在Makefile的目录。

其后会依次对目标

 $(TARGET_HEX)  353行 -》

$(TARGET_ELF)   411行 -》  

$(TARGET_OBJS)

进行递归检测与更新， 其中 $(TARGET_OBJS)较为特殊

3.5 $(TARGET_OBJS)目标

对$(TARGET_OBJS)目标的更新的规则包括三部分。

（1）其一位于主Makefile 末尾705行，如下

$(TARGET_OBJS): Makefile $(TARGET_DIR)/target.mk $(wildcard make/*)

该规则表示是当Makefile（就是批主Makefile）、$(TARGET_DIR)/target.mk、$(wildcard make/*) 三部分文件更新时更新$(TARGET_OBJS)。（虽然这里没有关于$(TARGET_OBJS)目标更新的命令，但由于下面这一部分$(TARGET_OBJS)目标规则的存在，此处的规则并非没有意义。）

（2）其二位于主Makefile 433行，如下（在判断语句中$(DEBUG)为空）

$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o: %.c
	$(V1) mkdir -p $(dir $@)
……

（3）其三位于主Makefile 451、456行

$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o: %.s
	$(V1) mkdir -p $(dir $@)
	@echo "%% $(notdir $<)" "$(STDOUT)"
	$(V1) $(CROSS_CC) -c -o $@ $(ASFLAGS) $<
 
$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o: %.S
	$(V1) mkdir -p $(dir $@)
	@echo "%% $(notdir $<)" "$(STDOUT)"
	$(V1) $(CROSS_CC) -c -o $@ $(ASFLAGS) $<

为对.s、.S以汇编文件作为依赖的更新

这里$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o与$(TARGET_OBJS)其实相同，都为./obj/main/AT32F437DEV及其递归目录下所有的.o文件，只是为了依次更新.o文件才如此写。（%表示文件名匹配，实测可以为/drivers/dma_at32f43x等递归目录下文件名）

综上所述，除（2）中%.c文件的更新会引起（2）中$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o目标的更新命令外，（1）中Makefile的变更也会引起相同的更新命令（即（2）规则中的更新命令）。

3.6 将.S汇编文件编译为.o文件

该命令为$(TARGET_OBJS)目标命令的第三部分

位于主Makefile 451~456行，将.S文件编译为.o文件并放在.obj相关目录下（源码无.s文件），具体目录在$(TARGET_OBJS)变量中已经指定。

$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o: %.s
	$(V1) mkdir -p $(dir $@)
	@echo "%% $(notdir $<)" "$(STDOUT)"
	$(V1) $(CROSS_CC) -c -o $@ $(ASFLAGS) $<
 
$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o: %.S
	$(V1) mkdir -p $(dir $@)
	@echo "%% $(notdir $<)" "$(STDOUT)"
	$(V1) $(CROSS_CC) -c -o $@ $(ASFLAGS) $<

其中，$(ASFLAGS)为.s、.S文件的搜索目录，具体值参考《Makefile中各变量值》文件

3.7 将所有.c文件编译为.o文件

该命令为$(TARGET_OBJS)目标命令的第二部分

433~447行会将所有源文件中的.c文件编译为.o文件，并放在.obj的相关目录下，具体目录在$(TARGET_OBJS)变量中已经指定。

$(OBJECT_DIR)/$(TARGET)/%.o: %.c
	$(V1) mkdir -p $(dir $@)
	$(V1) $(if $(findstring $<,$(NOT_OPTIMISED_SRC)), \
		$(call compile_file,not optimised,$(CC_NO_OPTIMISATION)) \
	, \
		$(if $(findstring $(subst ./src/main/,,$<),$(SPEED_OPTIMISED_SRC)), \
			$(call compile_file,speed optimised,$(CC_SPEED_OPTIMISATION)) \
		, \
			$(if $(findstring $(subst ./src/main/,,$<),$(SIZE_OPTIMISED_SRC)), \
				$(call compile_file,size optimised,$(CC_SIZE_OPTIMISATION)) \
			, \
				$(call compile_file,optimised,$(CC_DEFAULT_OPTIMISATION)) \
			) \
		) \
	)

该段Makefile中每个选择语句最后都调用了call函数，并对compile_file函数传入两个参数（$(1)  $(2) ?）：

$(call compile_file, 参数1, 参数2)

compile_file函数位于418~422行：

define compile_file
	echo "%% ($(1)) $<" "$(STDOUT)" && \
	$(CROSS_CC) -c -o $@ $(CFLAGS) $(2) $<
endef

其中， $(CFLAGS)为.c文件的搜索目录，具体值参考《Makefile中各变量值》文件

3.8  $(TARGET_ELF)  目标链接文件

411行， $(TARGET_ELF)   目标的命令会将所有已经编译的.o文件链接为obj/main/betaflight_AT32F437DEV.elf 文件。

$(TARGET_ELF): $(TARGET_OBJS) $(LD_SCRIPT) $(LD_SCRIPTS)
	@echo "Linking $(TARGET)" "$(STDOUT)"
	$(V1) $(CROSS_CC) -o $@ $(filter-out %.ld,$^) $(LD_FLAGS)
	$(V1) $(SIZE) $(TARGET_ELF)

其中$(LD_FLAGS)为链接参数（具体值参考《Makefile中各变量值》文件）， 参数中 -T./src/link/at32_flash_f43xM.ld 表明使用./src/link/at32_flash_f43xM.ld作为链接过程的链接脚本

3.9  $(TARGET_HEX)  目标命令生成.hex文件

由于变量$(EXST)的值为no，ifeq ($(EXST),no)判断为真，$(TARGET_HEX)  目标执行353行所在的命令，即：

$(TARGET_HEX): $(TARGET_ELF)
	@echo "Creating HEX $(TARGET_HEX)" "$(STDOUT)"
	$(V1) $(OBJCOPY) -O ihex --set-start 0x8000000 $< $@

该命令使用objcopy格式转换工具将.elf转化为.hex格式文件。

ihex 表式生成.hex文件

--set-start 0x8000000 设置链接文件首地址为0x8000000

至此.hex编译完成

本文参考：

Betaflight 的Makefile 体系与移植 - 哔哩哔哩

arm 交叉编译器各种gcc_arm-linux-gnueabihf-gcc_HKTK-CWW的博客-CSDN博客

STM32高级开发(5)-gcc-arm-none-eabi-CSDN博客