IDA反汇辅助BDI2000调试EBOOT

2008-04-19

IDA反汇辅助BDI2000调试EBOOT - [电路与驱动]

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    虽然eboot的全部源代码已经发布，但是在对于一个bootloader程序员来说，适当看一点反汇编还是有必要的，毕竟这才是实际在处理器上跑的代码。
    BDI2000是调试LINUX bootloader的优秀工具，通过它可以直接用ｇｄｂ调试uboot，乃至linux kernel. 但是gdb并不能识别*.pdb的符号表文件，因此，这么优秀的工具调试起eboot就不那么方便了。虽然eboot也有相应的工具调试，但是重复投资也不划算，其实借助与IDA 反汇编工具结合BDI2000，也可以达到近似与源码级调试的效果。
    Bootloader的第一条指令所在的ROM地址是cpu的程序入口，这一点，无论是x86的BIOS，还是UBOOT，EBOOT都是一个道理，和裸奔的单片机程序也别无二样。对于ARM系列处理器来说，这个地址就是0x00000000，也就是RESET VECTOR地址。
以PXA270Mainstone ii平台为例，eboot编译链接后生成eboot.exe, romimage会后生成eboot.bin和eboot.nb0, eboot.bin是eboot自更新用的。对于裸片也可以利用烧写器将eboot.nb0写入XIP的BOOT FLASH中。Eboot.exe和eboot.nb0的区别在于前者是PE格式的，反汇编时可以看到程序入口是0x00011000，68K偏移的地方，这个文件的方便之处在于反汇编的时候，可以把PDB加载进来，C语言及汇编中的全局变量名及函数名还能完全还原出来，以便阅读和搜索，但是它的链接地址和执行地址还不一样，下面是eboot.exe入口startup反汇编后的代码。
.text:00011000
.text:00011000
.text:00011000                EXPORT StartUp
.text:00011000 StartUp
.text:00011000
.text:00011000 ; FUNCTION CHUNK AT .text:0002CE94 SIZE 00000038 BYTES
.text:00011000 ; FUNCTION CHUNK AT .text:0002CEE0 SIZE 00000010 BYTES
.text:00011000
.text:00011000                BL      sub_110A0
.text:00011000
.text:00011004                TST    R10, #1
.text:00011008                BNE    loc_11020
.text:00011008
.text:0001100C                TST    R10, #4
.text:00011010                BNE    loc_11020
.text:00011010
.text:00011014                TST    R10, #8
.text:00011018                BNE    loc_1106C
.text:00011018
.text:0001101C                BEQ    OALStartUp

        在$(WINCEROOT)/PLATFORM/COMMON/SRC/ARM/INTEL/PXA27X/STARTUP/start.s
对应上述反汇编的源代码
  LEAF_ENTRY StartUp

    ; Perform pre-initialization (enter supervisor mode, disable MMU and caches,
    ; and determine the reason for the reset.
    ;
    bl      PreInit

    ; r10 now contains the contents of the power manager registers RCSR in the
    ; lower half and PSSR in the upper half.  If we're in this routine because
    ; of a hardware/power-on reset, then we need to continue in this routine and
    ; initialize all hardware.  Otherwise, we'll assume the hardware's already
    ; been initialized and we can skip.
    ;
    tst    r10, #RCSR_HARD_RESET
    bne  MemInit

    tst    r10, #RCSR_SLEEP_RESET
    bne  MemInit
 
    ; If we're here because of a GPIO reset, skip the memory controller
    ; initialization because all memory registers (except for configuration
    ; registers are maintained across the reboot).
    ;
    tst    r10, #RCSR_GPIO_RESET
    bne  Continue_StartUp
    beq  OALStartUp


        在$(_TGTPLAT)/src/eboot/下的source文件中有EXEENTRY=StartUp链接指示将入口链接为startup。
但是这段代码并不是在0x00000000执行的，这段代码是在0x00001000，4Kb的地方执行的，我们反汇编一下eboot.nb0可以看到，第一条指令是
ROM:00000000                B      loc_1000
跳转到4KB的start.s执行。
    一般说来就ARM来讲，开始几条指令应当依次是
0x00000000 b reset；
0x00000004 b isr0;
0x00000008 b isr1;
……
    这个结构对于用过UBOOT和blob等linux下bootloader的人应该并不陌生。
但是eboot本身并不支持中断，cpu初始化后也是完全处于关中断状态下的，所以中断处理完全没有必要，就只需要一个b reset了，reset就是0x000001000。而PE格式的Eboot.exe中对应的地址是0x00011000，这样如果我们看着eboot.exe的反汇编用bdi2000设置断点的时候就要自己手动计算这个地址了。
    比如说，我要在OALStartUp设置断点，那么，我先看eboot.exe的反汇编.
text:0001E668 OALStartUp
可以计算出OALStartUp的地址是0xE668, 可以直接用BDI2000在0xE668设断点。
    但是EBOOT的很大一部分是拷贝到RAM中执行的。EBOOT做了一些简单的初始化，诸如初始化内存控制器，创建页表等的工作后，就把自己拷贝到内存执行了，那么到内存中执行时我们要怎么设置断点呢？
    且看$(WINCEROOT)/PLATFORM/MAINSTONEII/SRC/BOOTLOADER/EBOOT下start.s中的这一段代码
CODEINRAM

    ;bl        LED_ON
    ; We're now running out of RAM.
    ;
    ;ldr    r0, =MAINSTONEII_BASE_REG_PA_FPGA
    ;mov    r1, pc              ; Get the RAM-based PC.
    ;setHexLED  r0, r1          ; Display it.

    ; Now that we're running out of RAM, construct the first-level Section descriptors
    ; to create 1MB mapped regions from the addresses defined in the OEMAddressTable.
    ; This will allow us to enable the MMU and use a virtual address space that matches
    ; the mapping used by the OS image.
    ;
    ; We'll create two different mappings from the addresses specified:
    ;    [8000 0000 --> 9FFF FFFF] = Cacheable, Bufferable
    ;    [A000 0000 --> BFFF FFFF] = NonCacheable, nonBufferable
    ;
BUILDTTB
    add    r11, pc, #g_oalAddressTable - (. + 8)    ; Pointer to OEMAddressTable.
   
    ; Set the TTB.
    ;
    ldr    r9, =MAINSTONEII_BASE_PA_SDRAM    ; Physical address of the first-level table (base of SDRAM).
    ldr    r0, =0xFFFFC000                  ;
    and    r9, r9, r0                        ; Mask off TTB[31:0] (must be 0's).
    mcr    p15, 0, r9, c2, c0, 0            ; Set the TTB.

    add    r11, pc, #g_oalAddressTable - (. + 8)    ; Pointer to OEMAddressTable.
在我的代码中，注解了几条指令。
这段代码计算出add    r11, pc, #g_oalAddressTable - (. + 8)　这条指令在RAM中的物理地址偏移，再跳转过去，在image_cfg.h中可以看到IMAGE_BOOT_BLDRIMAGE_RAM_PA_START的值是0xA0020000，如果我们要对add    r11, pc, #g_oalAddressTable - (. + 8)设置断点怎么做呢？
看看反汇编eboot.exe的相应代码
.text:0001E84C                ADR    R11, g_oalAddressTable
这个地址是E84C+0xA0020000 = 0xA002E84C，于是我们BDI设置BI 0xA002E84C。
接着，设置完页表后，RAM物理地址被映射到0x8000 0000处，开启MMU后，RAM的地址又要重新计算。
0xA0020000被映射到0x8002 0000处。如果我要对main函数设置断点，看相应的反汇编.text:00018C28 main                                    ; CODE XREF: .text:0001E90Cp
.text:00018C28                                        ; DATA XREF: .pdata:000370E0o
.text:00018C28
.text:00018C28 var_4          = -4
.text:00018C28 arg_4          =  4
.text:00018C28
.text:00018C28                STR    LR, [SP,#var_4]!
.text:00018C2C                SUB    SP, SP, #4
设置0x800028C28断点即可。
  综合上述，就是在EBOOT运行的各个阶段，断点的设置不一样，根据eboot.exe的地址和平台的配置，可以计算出索要设置断点的地址。
    写了这些，不指导表述清楚了没有，如果能对人有所帮助，我很高兴，如果没啥帮助，我也不郁闷，以后会继续写点有用的。
    反汇编工具及BDI2000的使用，很多地方都介绍过，我也不再赘述。看过　楚狂人写的《天天夜读》，对X86下反汇编代码阅读写的甚为明晰，我本也想对ARM下的反汇编代码阅读写个拙笨的帖子，就看休假回来还有没有这个心力了。
明天我就要回家了，祝版上各位朋友新春愉快，加薪晋级。

2007年春节前在驱动开发网发的帖子，在这里存一下档