NuttX 编译系统

本文详细介绍了NuttX实时操作系统的编译系统,包括Makefile文件的组织结构、包含树、构建目标与选项,以及all目标的依赖树和编译过程。重点关注了NuttX的Makefile.unix和Makefile.win,以及Make.defs文件的作用。

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(嵌入式 实时操作系统 rtos nuttx 7.1 makefile)

NuttX 编译系统

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1  简介


NuttX 是通过 Makefile 文件组织编译的。Makefile 文件描述了整个 NuttX 工程的编译、链接等规则,告诉 make 要编译哪些文件、怎样编译以及在什么条件下编译。NuttX 没有使用 Autoconf、 Automake、 CMake、 SCons 等自动化编译工具,它的 Makefile 文件完全由手工编写,比那些自动化编译工具所使用的编译文件更容易阅读,更容易理解软件的编译过程。正应了那句话:试图用一种方法使事情变得简单,结果却使事情变得更复杂。

2  Makefile 文件组织结构

  • nuttx/Makefile: 顶层 Makefile 文件,内容很简单,根据主机环境,条件包含  Makefile.unix 或 Makefile.win。
  • nuttx/Makefile.unix:Linux 环境下的 Makefile 文件。
  • nuttx/Makefile.win:Windows 环境下的 Makefile 文件。
  • nuttx/Make.defs:从 nuttx/config/<板卡>/<目标配置>/Make.defs 复制而来。
  • 各级子目录下的 Makefile、 Make.defs 和 Make.dep。

3  Makefile 文件包含树


(顶层目录是 nuttx)
`        |<--.config
         |
         |                 |<--.config
         |                 |<--tools/Config.mk
         |<--Makefile.unix-|
Makefile-|                 |             |<--.config
         |                 |<--Make.defs-|<--tools/Config.mk
         |                               |<--arch/arm/src/armv7-m/Toolchain.defs
         |
         |<--Makefile.win-(略)
可以看出,《 nuttx 配置系统》中所生成的 .config 文件被包含在 Makefile 文件中。

各级子目录下的 Makefile、 Make.defs 和 Make.dep 并不是通过 include 包含的,而是在执行 Makefile 文件中的 make 命令时调用的。

4  构建目标和选项

4.1  构建目标:

以下是在顶层 Makefile 文件中可用的构建目标的概述:

all
    默认目标,按已选择的输出格式构建 NuttX 可执行文件。

clean
    移除派生对象文件、静态库文件、可执行文件和临时文件,但保留配置和上下文的文件和目录。还保留 Make.dep 文件。

distclean
    除了完成 “clean” 的工作之外,还包括移除所有配置和上下文的文件。本质是将目录结构还原为其原始的、未配置的状态。

4.2  应用程序内务处理目标

APPDIR 变量引用用户应用程序目录。如 NuttX 包含的 app/ 目录,然而,这不被看作是 NuttX 的一部分,可以被一个不同的应用程序目录替代。在大多数情况下,应用程序目录在 Makefile 脚本中被看作像任何其它构建目录。但是,为方便起见,包含了以下目标,以支持从 NuttX 构建目录处理用户应用程序目录中的内务处理功能。

apps_clean
    仅对用户应用程序目录执行 clean 操作。

apps_distclean
    仅对用户应用程序目录执行 distclean 操作。 apps/.config 文件被保留,所以这不是一个完全的 distclean,但多于配置复位。

export
    export 目标将打包 NuttX 库和头文件到可输出包。注意事项:(1) 需要对 KERNEL 构建做一些扩展。 (2) tools/mkexport.sh 中的逻辑只支持 GCC,例如,显式地假定静态库生成器为“ar”。

download
    这是一个助手目标,它将重建 NuttX 并将其下载到目标系统,只需一步。此目标的操作完全依赖于用户 Make.defs 文件中的 DOWNLOAD 命令的实现。如果未定义 DOWNLOAD 命令,它将产生一个错误。

4.3  内部目标

以下目标是由 make 逻辑内部使用的,但如果有必要,可以在某些条件下从命令行调用。

depend
    创建构建依赖关系,生成 Make.dep 文件和 .depend 文件。(注意:当前在使用 Windows 本地工具链的 Cygwin 下不支持构建依赖关系)

context
     在每次目标构建时调用 context 目标以确保正确配置了 NuttX。基本配置步骤包括在 include/nuttx 目录中创建 config.h 和 version.h 头文件,建立
### 如何在 Nuttx 操作系统中配置不同的编译优化级别 对于嵌入式操作系统而言,编译器优化等级的选择至关重要,这不仅影响到最终生成二进制文件的大小,还会影响系统的性能表现。针对 Nuttx 这样的实时操作系统,在其构建过程中可以通过修改特定配置来调整 GCC 编译器的优化选项。 #### 修改 CMakeLists.txt 文件中的编译参数 Nuttx 使用 CMake 构建系统来进行项目管理和编译工作流控制。为了更改默认的编译优化级别,可以在顶层 `CMakeLists.txt` 或者具体板级支持包(BSP)目录下的相应文件里加入如下指令: ```cmake set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -O2") ``` 上述命令将全局设置 C 代码编译时使用的优化级别为 `-O2`[^2]。这里可以根据实际需求替换为其他级别的优化标志,比如 `-Os` 表示优先考虑空间效率而牺牲一些速度;`-O0` 则完全关闭优化以便于调试。 #### 配置 Kconfig 中的相关选项 除了直接编辑 CMake 脚本外,更推荐的方式是在 Nuttx 的菜单配置界面 (`menuconfig`) 内部操作。进入该图形化交互式的配置工具后,导航至 **Build Options** -> **Optimization level**, 用户可以选择预定义好的几种常见模式之一,这些选择会自动映射成相应的 gcc 命令行开关。 例如,如果希望启用最高程度的速度优化而不顾及代码尺寸,则应选取 “Aggressive optimization (-Ofast)” 项;而对于资源受限的小型设备来说,“Size optimizations (-Os)” 可能更加合适。 #### 自动化脚本辅助设定 考虑到不同开发者可能有不同的偏好以及频繁切换的需求,还可以编写简单的 shell/bash 脚本来简化这一过程。下面给出一段示范性的 bash 函数片段,允许快速指定任意有效的 gcc/g++ 优化标记并应用于整个工程: ```bash function set_nuttx_opt_level() { local opt_flag=$1 sed -i "s/\(-O.\)/${opt_flag}/g" path/to/CMakeLists.txt } ``` 调用此函数时只需传入期望的优化标签即可完成更新,如 `set_nuttx_opt_level "-O3"` 将把所有匹配位置替换成最优性能导向的编译指示。
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