Makefile：構建自動化

我們可以用 make 命令行工具替代手動敲入 “編譯”、“鏈接”、“燒寫” 這些命令，自動完成整個過程。make 工具使用一個名為 Makefile 的配置文件，從中讀取執行動作的指令。這種自動化方式非常棒，因為這樣可以把構建固件的過程、使用了哪些編譯標記等也文檔化。

在 https://makefiletutorial.com 上有一個非常好的給初學者的 Makefile 教程，強烈建議看一下。下面我將列出一些非常必要的概念以理解我們所使用的 Makefile。對于已經很熟悉 make 的朋友，可以跳過這一部分。

其實 Makefile 的格式并不復雜：

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!

現在我們可以跟動作名（也被稱作目標）一起調用 make 來執行相應的動作：

$ make action1

當然，也可以在命令中定義和使用變量，動作也可以是需要創建的文件名：

firmware.elf:
COMPILATION COMMAND .....

任何動作都可以有一個依賴列表。例如，firmware.elf 依賴源文件 main.c，當 main.c 改變時，make build 就會重新構建 firmware.elf:

build: firmware.elf

firmware.elf: main.c
COMPILATION COMMAND

我們已經準備好為固件編寫 Makefile，定義一個 build 動作 / 目標：

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 $@

在這里我們定義了一些編譯標記。?= 表示這是默認值，我們可以在命令行中覆蓋它們，像這樣：

$ make build CFLAGS="-O2 ...."

上面的 Makefile 文件中定義了 CFLAGS、LDFLAGS、SOURCES 變量，然后我們告訴 make ，當要 build 時創建 firmware.elf 文件，它依賴 main.c 文件，使用 arm-none-eabi-gcc 編譯器和給定的編譯標記生成它。$@ 特殊變量會被展開成動作 / 目標名，在這個例子中是 firmware.elf。

現在調用 make 試一下：

$ 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

如果我們再次運行：

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

make 會檢查 firmware.elf 和依賴項 main.c 的修改時間，如果是它們是最新的，則什么都不做。如果我們修改下 main.c，則會重新構建：

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

現在，還剩下 “燒寫” 這個動作 / 目標：

firmware.bin: firmware.elf
arm-none-eabi-objcopy -O binary $  $@

flash: firmware.bin
st-flash --reset write $(TARGET).bin 0x8000000

OK，現在從終端中執行命令 make flash 就會創建 firmware.bin 文件，然后通過 st-link 燒入板子。當 main.c 改變時，這個命令也會重新構建，因為 firmware.bin 依賴 firmware.elf，firmware.elf 又依賴 main.c。所以我們的開發循環就是這樣的兩步：

# Develop code in main.c
$ make flash

還有一個良好實踐就是在 Makefile 中添加 clean 動作，以刪除構建生成的文件：

clean:
rm -rf firmware.*