arm-linux-ld 命令详解

本文转自《S3C2410完全开发手册》

在开始后续实验之前,我们得了解一下arm-linux-ld连接命令的使用。在上述实验中,我们一直使用类似如下的命令进行连接:

arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 crt0.o led_on_c.o -o led_on_c_tmp.o

我们看看它是什么意思:

-o选项设置输出文件的名字为led_on_c_tmp.o;

“--Ttext 0x00000000”设置代码段的起始地址为0x00000000;

这条指令的作用就是将crt0.o和led_on_c.o连接成led_on_c_mp.o可执行文件,此可执行文件的代码段起始地址为0x00000000(即从这里开始执行)。

我们感兴趣的就是“—Ttext”选项!进入LINK目录,link.s代码如下:

1         .text

2 .global_start

3  _start:

4          b step1

5  step1:

6          ldr pc,=step2

7  step2:

8          b step2





Makefile 如下:

1  link:link.s

2      arm-linux-gcc –c -o link.o link.s

3      arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 link.o -o link_tmp.o

4      #arm-linux-ld -Ttext 0x30000000 link.o -o link_tmp.o

5      arm-linux-objcopy -O binary-S link_tmp.o link

6      arm-linux-objdump –D -b binary -m arm link>ttt.s

7      #arm-linux-objdump –D -b binary -m arm link>ttt2.s

8  clean:

9      rm -f link

10     rm -f link.o

11     rm -f link_tmp.o


实验步骤:

1.进入目录LINK,运行make生成arm-linux-ld选项为“-Ttext 0x00000000”的反汇编码ttt.s

2.make clean

3.修改Makefile:将第4、7行的“#”去掉,在第3、6行前加上“#”

4.运行make生成arm-linux-ld选项为“-Ttext 0x30000000”的反汇编码ttt2.s


link.s程序中用到两种跳转方法:b跳转指令、直接向pc寄存器赋值。

我们先把在不同“—Ttext”选项下,生成的可执行文件的反汇编码列出来,再详细分析这两种不同指令带来的差异。

ttt.s:ttt2.s



6    00000000 <.data>:                                    |  6    00000000 <.data>:
7    0:   eaffffff    b   0x4                              |  7    0:   eaffffff    b   0x4
8    4:   e59ff000    ldr pc, [pc, #0]    ; 0xc       |  8    4:   e59ff000    ldr pc, [pc, #0]    ; 0xc
9    8:   eafffffe    b   0x8                              |  9    8:   eafffffe    b   0x8
10    c:   30000008    andcc   r0, r0, r8              | 10    c:   00000008    andeq   r0, r0, r8

先看看b跳转指令:它是个相对跳转指令,其机器码格式如下:

[31:28]位是条件码;[27:24]位为“1010”(0xeaffffff)时,表示B跳转指令,为“1011”时,表示BL跳转指令;[23:0]表示偏移地址。

使用B或BL跳转时,下一条指令的地址是这样计算的:

将指令中24位带符号的补码立即数扩展为32(扩展其符号位);将此32位数左移两位;将得到的值加到pc寄存器中,即得到跳转的目标地址。

我们看看第一条指令“b step1”的机器码eaffffff:

1.24位带符号的补码为0xffffff,将它扩展为32得到:0xffffffff

2.将此32位数左移两位得到:0xfffffffc,其值就是-4

3.pc 的值是当前指令的下两条指令的地址,加上步骤2得到的-4,这恰好是第二条指令step1的地址。各位不要被被反汇编代码中的“b 0x4”给迷惑了,它可不是说跳到绝对地址0x4处执行,绝对地址得像上述3个步骤那样计算。您可以看到b跳转指令是依赖于当前pc寄存器的值的,这个特 性使得使用b指令的程序不依赖于代码存储的位置——即不管我们连接命令中“--Ttext”为何,都可正确运行。

//一堆废话


再看看第二条指令ldr pc,=step2:从反汇编码“ldr pc,[pc,#0]”可以看出,这条指令从内存中某个位置读出数据,并赋给pc寄存器。这个位置的地址是当前pc寄存器的值加上偏移值0,其中存放的值依赖于连接命令中的“--Ttext”选项。

执 行这条指令后,对于ttt.s,pc=0x00000008;对于ttt2.s,pc=0x30000008。于是执行第三条指令“b step2”时,它的绝对地址就不同了:对于ttt.s,绝对地址为0x00000008;对于ttt.s,绝对地址为0x30000008。

ttt2.s上电后存放的位置也是0,但是它连接的地址是0x30000000。

我们以后会经常用到“存储地址和连接地址不同”(术语上称为加载时域和运行时域)的特性:

大多机器上电时是从地址0开始运行的,但是从地址0运行程序在性能方面总有很多限制,所以一般在开始的时候,使用与位置无关的指令将程序本身复制到它的连接地址处,然后使用向pc寄存器赋值的方法跳到连接地址开始的内存上去执行剩下的代码。

arm-linux-ld命令中选项“-Ttext”也可以使用选项“-Tfilexxx”来代替,在文件filexxx中,我们可以写出更复杂的参数来使用arm-linux-ld命令

 

 

/××××××××××××××××××这是分割线××××××××××××××××××××/

 

以下转自:http://www.tudou.com/home/diary_v3904315.html

-T选项是ld命令中比较重要的一个选项,可以用它直接指明代码的代码段、数据段、博士生、

  段,对于复杂的连接,可以专门写一个脚本来告诉编译器如何连接。

  -Ttext addr

  -Tdata addr

  -Tbss addr

   arm-elf-ld -Ttext 0x00000000 -g led_On.o -o led_on_elf ,运行地址为0x00000000,由于没有data和bss,他们会默认的依次放在后面。相同的代码 不同的Ttext,你可以对比一下他们之间会变的差异,ld会自动调整跳转的地址。

  *简单的Linker script

  (1) SECTIONS命令:

   The SECTIONS command tells the linker how to map input sections into output sections, and how to place the output sections in memory.

  命令格式如下:

  SECTIONS

  {

  sections-command

  sections-command

  ......

  }

  其中sections-command可以是ENTRY命令,符号赋值,输出段描述,也可以是overlay描述。

  (2) 地址计数器‘.’(location counter):

  该符号只能用于SECTIONS命令内部,初始值为‘0’,可以对该符号进行赋值,也可以使用该符号进行计算或赋值给其他符号。它会自动根据SECTIONS命令内部所描述的输出段的大小来计算当前的地址。

  (3) 输出段描述(output section description):

  前面提到在SECTIONS命令中可以作输出段描述,描述的格式如下:

  section [address] [(type)] : [AT(lma)]

  {

  output-section-command

  output-section-command

  ...

  } [>region] [AT>lma_region] [:phdr :phdr ...] [=fillexp]

  很多附加选项是用不到的。其中的output-section-command又可以是符号赋值,输入段描述,要直接包含的数据值,或者某一特定的输出段关键字。

  *linker script 实例

  ==============================

  OUTPUT_ARCH(arm)

  ENTRY(_start)

  SECTIONS {

  . = 0xa3f00000;

  __boot_start = .;

  .start ALIGN(4) : {

  *(.text.start)

  }

  .setup ALIGN(4) : {

  setup_block = .;

  *(.setup)

  setup_block_end = .;

  }

  .text ALIGN(4) : {

  *(.text)

  }

  .rodata ALIGN(4) : {

  *(.rodata)

  }

  .data ALIGN(4) : {

  *(.data)

  }

  .got ALIGN(4) : {

  *(.got)

  }

  __boot_end = .;

  .bss ALIGN(16) : {

  bss_start = .;

  *(.bss)

  *(COMMON)

  bss_end = .;

  }

  .comment ALIGN(16) : {

  *(.comment)

  }

  stack_point = __boot_start + 0x00100000;

  loader_size = __boot_end - __boot_start;

  setup_size = setup_block_end - setup_block;

  }

  =============================

  在SECTIONS命令中的类似于下面的描述结构就是输出段描述:

  .start ALIGN(4) : {

  *(.text.start)

  }

   .start 为output section name,ALIGN(4)返回一个基于location counter(.)的4字节对齐的地址值。*(.text.start)是输入段描述,*为通配符,意思是把所有被链接的object文件中 的.text.start段都链接进这个名为.start的输出段。

  源文件中所标识的section及其属性实际上就是对输入段的描述,例如.text.start输入段在源文件start.S中的代码如下:

  .section .text.start

  .global _start

  _start :

  b start

  arm-elf-ld -Ttimer.lds -o timer_elf header .o

  这里就必须存在一个timer.lds的文件。

  对于.lds文件,它定义了整个程序编译之后的连接过程,决定了一个可执行程序的各个段的存储位置。虽然现在我还没怎么用它,但感觉还是挺重要的,有必要了解一下。

  先看一下GNU官方网站上对.lds文件形式的完整描述:

  SECTIONS {

  ...

  secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr )

  { contents } >region :phdr =fill

  ...

  }

  secname和contents是必须的,其他的都是可选的。下面挑几个常用的看看:

  1、secname:段名

  2、contents:决定哪些内容放在本段,可以是整个目标文件,也可以是目标文件中的某段(代码段、数据段等)

  3、start:本段连接(运行)的地址,如果没有使用AT(ldadr),本段存储的地址也是start。GNU网站上说start可以用任意一种描述地址的符号来描述。

  4、AT(ldadr):定义本段存储(加载)的地址。

  /* nand.lds */

  SECTIONS {

  firtst 0x00000000 : { head.o init.o }

  second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }

  }

   以上,head.o放在0x00000000地址开始处,init.o放在head.o后面,他们的运行地址也是0x00000000,即连接和存储地 址相同(没有AT指定);main.o放在4096(0x1000,是AT指定的,存储地址)开始处,但是它的运行地址在0x30000000,运行之前 需要从0x1000(加载处)复制到0x30000000(运行处),此过程也就用到了读取Nand flash。

  这就是存储地址和连接(运行)地址的不同,称为加载时域和运行时域,可以在.lds连接脚本文件中分别指定。

  编写好的.lds文件,在用arm-linux-ld连接命令时带-Tfilename来调用执行,如

  arm-linux-ld ?Tnand.lds x.o y.o ?o xy.o。也用-Ttext参数直接指定连接地址,如

  arm-linux-ld ?Ttext 0x30000000 x.o y.o ?o xy.o。

  既然程序有了两种地址,就涉及到一些跳转指令的区别,这里正好写下来,以后万一忘记了也可查看,以前不少东西没记下来现在忘得差不多了。

  ARM汇编中,常有两种跳转方法:b跳转指令、ldr指令向PC赋值。

  我自己经过归纳如下:

  b step1 :b跳转指令是相对跳转,依赖当前PC的值,偏移量是通过该指令本身的bit[23:0]算出来的,这使得使用b指令的程序不依赖于要跳到的代码的位置,只看指令本身。

  ldr pc, =step1 :该指令是从内存中的某个位置(step1)读出数据并赋给PC,同样依赖当前PC的值,但是偏移量是那个位置(step1)的连接地址(运行时的地址),所以可以用它实现从Flash到RAM的程序跳转。

  此外,有必要回味一下adr伪指令,U-boot中那段relocate代码就是通过adr实现当前程序是在RAM中还是flash中。仍然用我当时的注释

  adr r0, _start /* r0是代码的当前位置 */

  /* adr伪指令,汇编器自动通过当前PC的值算出 如果执行到_start时PC的值,放到r0中:

   当此段在flash中执行时r0 = _start = 0;当此段在RAM中执行时_start = _TEXT_BASE(在board/smdk2410/config.mk中指定的值为0x33F80000,即u-boot在把代码拷贝到RAM中去 执行的代码段的开始) */

  ldr r1,UGG BOOTS, _TEXT_BASE /* 测试判断是从Flash启动,还是RAM */

  /* 此句执行的结果r1始终是0x33FF80000,因为此值是又编译器指定的(ads中设置,或-D设置编译器参数) */

  cmp r0, r1 /* 比较r0和r1,调试的时候不要执行重定位 */

  下面,结合u-boot.lds看看一个正式的连接脚本文件。这个文件的基本功能还能看明白,虽然上面分析了好多,但其中那些GNU风格的符号还是着实让我感到迷惑。

  OUTPUT_FORMAT("elf32­littlearm", "elf32­littlearm", "elf32­littlearm")

  ;指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端

  OUTPUT_ARCH(arm)

  ;指定输出可执行文件的平台为ARM

  ENTRY(_start)

  ;指定输出可执行文件的起始代码段为_start.

  SECTIONS

  {

  . = 0x00000000 ; 从0x0位置开始

  . = ALIGN(4) ; 代码以4字节对齐

  .text : ;指定代码段

  {

  cpu/arm920t/start.o (.text) ; 代码的第一个代码部分

  *(.text) ;其它代码部分

  }

  . = ALIGN(4)

  .rodata : { *(.rodata) } ;指定只读数据段

  . = ALIGN(4);

  .data : { *(.data) } ;指定读/写数据段

  . = ALIGN(4);

  .got : { *(.got) } ;指定got段, got段式是uboot自定义的一个段, 非标准段

  __u_boot_cmd_start = . ;把__u_boot_cmd_start赋值为当前位置, 即起始位置

  .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) } ;指定u_boot_cmd段, uboot把所有的uboot命令放在该段.

  __u_boot_cmd_end = .;把__u_boot_cmd_end赋值为当前位置,即结束位置

  . = ALIGN(4);

  __bss_start = .; 把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置

  .bss : { *(.bss) }; 指定bss段

  _end = .; 把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置

  }

转载于:https://www.cnblogs.com/zjfdbz/archive/2013/03/16/2962577.html

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