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
}