从零开始的代码重定位--一个小实例
---参考朱有鹏ARM裸机编程
1、任务:
在SRAM中将代码从0xd0020010重定位到0xd0024000
如果创造这个环境?
把程序下载到0xd0020010,但是在链接脚本把其我们想让其链接到0xd0024000
代码实际运行在0xd0020010,但是被链接到0xd0024000从而为重定位奠定了基础。
实际上隐含的意思就是我们这个代码将来必须放在0xd0024000
如果不是在这个位置的话,就会出错,除非是位置无关码。
当你明白之后,重定位的作用就是:位置无关码在执行之前(在代码第一句)
当执行到位置有关码执行之前,必须将整个代码搬移到0xd0024000去执行,这就是重定位。
2、链接脚本的准备:
SECTIONS
{
. = 0xd0024000;
.text : {
start.o
* (.text)
}
.data : {
* (.data)
}
bss_start = .;
.bss : {
* (.bss)
}
bss_end = .;
}
(1) . 点号代表当前地址,0xd0024000,就是我们本来下载地址是0xd0020010
但是我们这里把链接地址弄成0xd0024000.
(2).text段,就是代码段:在这么多代码段之前,我们优先链接start.o
(3).data段,就是数据段,没有什么顺序,就直接按顺序链接就可以了。
(4)把当前地址的值赋值给bss_start这个变量,要注意这个当前地址是等于= 0xd0024000+代码段和数据段代码和的
我们在链接脚本中调用的东西可以在start.s文件中引用,这样方便我们写代码,UBOOT里面也运用了很多这样的方法。
3、Makefile中的运用:
arm-linux-ld -Tlink.lds -o led.elf $^
使用链接脚本,把编译好的.o文件按照你想要的方式链接起来编写。
4、重定位代码分析和应用:DSP芯片也有很多应用:
(1)
adr:指令加载的是当前运行的指令,因为我们还没有执行到位置有关码,所以加载的地址是0xd0020010这个层面的地址。
ldr:可能我们有很多人会说,这个地址也应该是我们的运行地址,但是为什么它是我们的链接地址呢?
因为他使用了我们指针最重要的东西--C语言的指针,他指向另一个内存空间,里面写的内容就是我们在链接脚本中写的
0xd0024000这个内容。
(2)用汇编语言写一个while循环,把r0地址:也就是0xd0020010中的内容写到r1地址中(0xd0024000)中
实现了重定位,也就是说,代码拷贝到编程者想要的地方,现在程序中就有两份一样的代码了。
整个重定向的内容是不需要进行BSS段的拷贝,因为BSS段的内容都是一些初始化为0的全局变量。
(3)根据链接脚本提供的BSS段开始的地址,我们可以为重定位的该拷贝多少,也就是说在BSS段开始就是
我们重定位最后的地址,所以有效的利用这个地址,不进行拷贝。
(4)为什么我们最后需要清理BSS段的内容呢?
首先程序里面有两份重定位的内容,我们只需要进行一份的重定位就可以了,
因为有一份是程序帮我们弄好的,就是0xd0020010.
另一份需要我们自己对其进行处理,就是0xd0024000.
我们仍然使用ldr指令,跳转到链接地址中去执行清BSS段的指令。
(5)清理完BSS段之后就可以跳转到长跳转指令去执行我们需要的命令了。
ldr pc, =led_blink
#define WTCON 0xE2700000
#define SVC_STACK 0xd0037d80
.global _start // 把_start链接属性改为外部,这样其他文件就可以看见_start了
_start:
// 第1步:关看门狗(向WTCON的bit5写入0即可)
ldr r0, =WTCON
ldr r1, =0x0
str r1, [r0]
// 第2步:设置SVC栈
ldr sp, =SVC_STACK
// 第3步:开/关icache
mrc p15,0,r0,c1,c0,0; // 读出cp15的c1到r0中
//bic r0, r0, #(1<<12) // bit12 置0 关icache
orr r0, r0, #(1<<12) // bit12 置1 开icache
mcr p15,0,r0,c1,c0,0;
// 第4步:重定位
// adr指令用于加载_start当前运行地址
adr r0, _start // adr加载时就叫短加载
// ldr指令用于加载_start的链接地址:0xd0024000
ldr r1, =_start // ldr加载时如果目标寄存器是pc就叫长跳转,如果目标寄存器是r1等就叫长加载
// bss段的起始地址
ldr r2, =bss_start // 就是我们重定位代码的结束地址,重定位只需重定位代码段和数据段即可
cmp r0, r1 // 比较_start的运行时地址和链接地址是否相等
beq clean_bss // 如果相等说明不需要重定位,所以跳过copy_loop,直接到clean_bss
// 如果不相等说明需要重定位,那么直接执行下面的copy_loop进行重定位
// 重定位完成后继续执行clean_bss。
// 用汇编来实现的一个while循环
copy_loop:
ldr r3, [r0], #4 // 源
str r3, [r1], #4 // 目的 这两句代码就完成了4个字节内容的拷贝
cmp r1, r2 // r1和r2都是用ldr加载的,都是链接地址,所以r1不断+4总能等于r2
bne copy_loop
// 清bss段,其实就是在链接地址处把bss段全部清零
clean_bss:
ldr r0, =bss_start
ldr r1, =bss_end
cmp r0, r1 // 如果r0等于r1,说明bss段为空,直接下去
beq run_on_dram // 清除bss完之后的地址
mov r2, #0
clear_loop:
str r2, [r0], #4 // 先将r2中的值放入r0所指向的内存地址(r0中的值作为内存地址),
cmp r0, r1 // 然后r0 = r0 + 4
bne clear_loop
run_on_dram:
// 长跳转到led_blink开始第二阶段
ldr pc, =led_blink // ldr指令实现长跳转
// 从这里之后就可以开始调用C程序了
//bl led_blink // bl指令实现短跳转
// 汇编最后的这个死循环不能丢
b .