arm平台下使用bl和ldr跳转应当注意的地方

arm平台下使用bl和ldr跳转应当注意的地方（arm-linux-gcc环境）

发布时间：2008-01-02 02:23:00  来源： ChinaUnix博客 　  作者： ChinaUnix博客 　  点击：949

     arm平台下使用bl和ldr跳转应当注意的地方（arm-linux-gcc环境）
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一，按lds文件连接的不同模块，不能用bl实现跳转
一个错误的例子：
1.crt0.s
@******************************************************************************
@ File：crt0.s
@ 功能：通过它转入C程序
@******************************************************************************       
.extern  main
.text
.global _start
_start:
    ldr  sp, =1024*4 @设置堆栈，注意：不能大于4k ，
        @这儿堆栈可以设置为0x34000000，根据内存地址空间分配确定
         
   bl  main         @调用C程序中的main函数
halt_loop: 
   b  halt_loop
2.leds.c
@******************************************************************************
@ file leds.c
@ main函数
@******************************************************************************    
int main()
{
       __asm__
       ( 
             " ldrb  r0, [r1], #1＼n"
             " strb  r0, [r2], #1＼n"
       );
return 0;
}
3.Makefile
CFLAGS  := -Wall -Wstrict-prototypes -O2 -fomit-frame-pointer -ffreestanding -c
leds : crt0.s  leds.c
arm-linux-gcc $(CFLAGS) -o crt0.o crt0.s
arm-linux-gcc $(CFLAGS) -o leds.o leds.c
arm-linux-ld -Tleds.lds  crt0.o leds.o -o leds_tmp.o
arm-linux-objcopy -O binary -S leds_tmp.o leds
arm-linux-objdump -D -b binary -m arm  leds >ttt.s
clean:
rm -f   leds
rm -f   leds.o
rm -f   leds_tmp.o
rm -f   crt0.o
4.leds.lds 文件
SECTIONS { 
  firtst   0x00000000 : { crt0.o }
  second  0x00000000 :  AT(0x0100) { leds.o }
} 
5.反汇编代码ttt.s
00000000 :
   0: e3a0da01  mov sp, #40Array6 ; 0x1000
   4: ebfffffd  bl 0x0                      //这儿不能调转到main 因为bl跳转有限制
   8: eafffffe  b 0x8
...
100: e24dd040  sub sp, sp, #64 ; 0x40
104: e3a00000  mov r0, #0 ; 0x0
108: e28dd040  add sp, sp, #64 ; 0x40
10c: e1a0f00e  mov pc, lr
110: 43434700  cmpmi r3, #0 ; 0x0
114: 4728203a  undefined
118: 202Array554e  eorcs r5, rArray, lr, asr #10
11c: 2e332e33  mrccs 14, 1, r2, cr3, cr3, {1}
120: 00000032  andeq r0, r0, r2, lsr r0
通过上面的例子可以看到crt0中的bl main出错
"4: ebfffffd  bl 0x0   "
bl没有成功。                   
6.改正方法1：
原lds文件把俩个目标文件分开排列，这里把俩个目标文件指定到一起，这样不能重定位。
修改后的lds文件
SECTIONS { 
  firtst   0x00000000 : { crt0.o leds.o  }
  
} 
改正后的效果
    0: e3a0da01  mov sp, #40Array6 ; 0x1000
   4: eb000000  bl 0xc                  //这里bl跳转到正确的地址
   8: eafffffe  b 0x8
   c: e24dd040  sub sp, sp, #64 ; 0x40
  10: e3a00000  mov r0, #0 ; 0x0
  14: e28dd040  add sp, sp, #64 ; 0x40
  18: e1a0f00e  mov pc, lr
  1c: 43434700  cmpmi r3, #0 ; 0x0
  20: 4728203a  undefined
  24: 202Array554e  eorcs r5, rArray, lr, asr #10
  28: 2e332e33  mrccs 14, 1, r2, cr3, cr3, {1}
  2c: 00000032  andeq r0, r0, r2, lsr r0
二，使用ldr命令来实现长跳转（改正方法2）
1.
ldr pc,      =main  @调用C程序中的main函数
通过ldr 对pc赋值来实现跳转
@******************************************************************************
@ File：crt0.s
@ 功能：通过它转入C程序
@******************************************************************************       
.extern  main
.text
.global _start
_start:
    ldr  sp, =1024*4 @设置堆栈，注意：不能大于4k,nand flash中的代码在复位后会移到内部ram中，此ram只有4k
   ldr pc,      =main  @调用C程序中的main函数
halt_loop:
   b  halt_loop
2.leds.lds文件
SECTIONS { 
  firtst   0x00000000 : { crt0.o }
  second  0x30000000 :  AT(0x1000) { leds.o }
} 

3.反汇编结果
00000000 :
       0: e3a0da01  mov sp, #40Array6 ; 0x1000
       4: e5Arrayff000  ldr pc, [pc, #0] ; 0xc
       8: eafffffe  b 0x8
       c: 30000000  andcc r0, r0, r0
...
    1000: e4d10001  ldrb r0, [r1], #1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

地址无关: 编译地址不等于运行地址.
地址相关: 编译地址等于运行地址.
常见的一些Boot(如, U-Boot, VIVI)和Linux Kernel代码开始的一段是位置无关的, 意思就是说运行地址与编译地址无关. 如, Kernel编译地址是0xc0008000, 而运行地址是0x30008000.

为什么?
为什么代码的编译地址和运行地址会不相等呢? 原因主要有以下几种: 1) 对于Boot, 用于存放Boot代码的存储器容量小于代码量. 如, Boot片有4K, 而代码通常有50-60K. 这样, 通常会在前4K代码里, 让Boot把自己复制到RAM, 再接着运行.这里我们需要作出一个选择, 是让前面的代码与地址相关, 还是让后面的代码与地址相关呢? 显然我们会选择前面一段代码量小的与地址无关. 2) 对于Linux Kernel, 它是运行在虚拟地址空间的, 如0xc0008000, 但在MMU打开之前, 通常这个地址是
不存在的, 也就是说在MMU打开之前, Kernel的代码必须是地址无关的.

怎么办?
对于位置无关的代码, 寻址是基于pc值的, 在pc值上+/-一个偏移值, 得到运行地址.以ARM为例, 用adr来寻址, adr的实际上是一个宏指令, 在代码编译时, 会被编译器替换成对pc的+/-运算
这里要注意, 对pc的+/-运行显然是有一个地址范围的, 所以我们在上面选择代码量小的地址无关, 是很明智的.

而访问地址相关的代码, 只需要使用其它的寻址指令就行了. 但在这之前, 必须保证代码被放在正确的地址上, 所以通常都会有一个复制代码的过程, 然后就是跳转到一个标号, 地址相关代码就开始运行了