U-Boot的lds文件详解

 

U-Boot的lds文件详解

对于.lds文件，决定一个可执行程序的各个段的存储位置,以及入口地址，这也是链接定位的作用。这里以u-boot的lds为例说明uboot的链接过程。

首先看一下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，前者用来命名这个段，后者用来确定代码中的什么部分放在这个段，以下是对这个描述中的一些关键字的解释。
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：是段的重定位地址，本段连接（运行）的地址，如果代码中有位置无关指令，程序运行时这个段必须放在这个地址上。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，如果不使用这个选项，则加载地址等于运行地址，通过这个选项可以控制各段分别保存于输出文件中不同的位置。
例：

/* 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，但它的运行地址在0x30000000，运行之前需要从0x1000（加载地址处）复制到0x30000000（运行地址处），此过程也就需要读取 flash，把程序拷贝到相应位置才能运行。这就是存储地址和运行地址的不同，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。
ARM汇编中，常有两种跳转方法：b跳转指令、ldr指令向PC赋值。
要特别注意这两条指令的意思：
（1）       b step：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。
（2）       ldr pc, =step ：该指令是一个伪指令编译后会生成以下代码：
        ldr pc, 0x30008000
        <0x30008000>
                        step
    是从内存中的某个位置（step）读出数据并赋给PC，同样依赖当前PC的值，但是偏移量是step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。
（3） 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：
         relocate:                                   /* 把U-Boot重新定位到RAM */
              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的值算出这条指令中“_start"的值，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, _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，因为此值是链接指定的 */
   cmp r0, r1                                    /* 比较r0和r1，调试的时候不要执行重定位 */
    结合u-boot.lds谈谈连接脚本。
OUTPUT_FORMAT("elf32&shy;littlearm", "elf32&shy;littlearm", "elf32&shy;littlearm")
                                                        ;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             ; 定位当前地址为0地址
        . = 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
}