u boot鏈結分析

2021-05-25 07:24:11 字數 3383 閱讀 2965

華清遠見嵌入式培訓中心

講師。乙個典型的嵌入式系統中,bootloader**放在nor flash或nand flash裡面,系統加電或復位後,首先執行這段**。通常把bootloader**放在nor flash裡面,nand flash由於硬體原因不能隨機訪問,需要特殊的硬體支援機制。

bootloader**除了初始化以外就是搬運程式,即位址重定位(relocate)。我們為什麼需要relocate?主要是經濟方面和速度方面的原因。經濟方面,nor flash和nand flash每兆**相差懸殊,bootloader**一般在幾十到幾百k大小,而應用程式通常都很大,幾m到幾十m的大小,所以用**低廉的nand flash儲存。速度方面,程式在nor flash裡執行的速度遠遠小於在sdram中執行的速度,為了追求更高的速度,也需要relocate,讓程式在sdram裡面執行。

relocate涉及到載入域(vma)和執行域(lma)兩個概念。載入域是程式**在rom、flash中的排列次序及位址安排,執行域是程式執行時**在sram、sdram中位址安排。儲存**時按照載入域存放在flash中,執行時再從flash中取出**到ram執行域執行,一段**的載入域和儲存域可以不同。(可以參考杜春雷的《arm體系結構與程式設計》一書的有關章節)。

以smdk2410為例,密切相關的就兩個資料夾/board/smdk2410和/cpu/arm920t,裡面核心檔案就u-boot.lds 、config.mk 、start.s。

/cpu/arm920t/u-boot.lds

output_format("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")

output_arch(arm)

entry(_start)

sections

. = align(4);

.rodata :

. = align(4);

.data :

. = align(4);

.got :

. = .;

__u_boot_cmd_start = .;

.u_boot_cmd :

__u_boot_cmd_end = .;

. = align(4);

__bss_start = .;

.bss (noload) :

_end = .;

}連線指令碼檔案lds中沒有設定lma,只是設定了vma。vma的設定是通過頂層目錄下的config.mk檔案中的ldflags實現的,text_base在/board/smdk2410/config.mk中定義為0x33f80000(sdram位址)。

ldflags += -bstatic -t $(obj)u-boot.lds $(platform_ldflags)

ifneq ($(text_base),)

ldflags += -ttext $(text_base)

endif

檢視u-boot.map檔案,**的連線位址是從0x33f80000開始的。

167 .text         0x33f80000        0x232c8

168        cpu/arm920t/start.o(.text)

169        .text                0x33f80000                0x4a0 cpu/arm920t/start.o

170                                0x33f80048                _bss_start

171                                0x33f8004c                _bss_end

172                                0x33f80044

_armboot_start

173                                0x33f80000

_start

174        board/samsung/fs2410/lowlevel_init.o(.text)

175        .text                0x33f804a0         0x64 board/samsung/fs2410/lowlevel_init.o

176                                0x33f804a4                lowlevel_init

177        board/samsung/fs2410/nand_read.o(.text)

178        .text                0x33f80504        0xe8 board/samsung/fs2410/nand_read.o

179                                0x33f80504                wait_idle

180                                0x33f80518                nand_read_ll

bootloader**上電之後之所以能夠正確執行,有個很重要的原因,就是最初執行的bootloader**是位址無關的,即這個映象檔案可以被放在記憶體中的任何乙個位址上執行。

對於位址無關的**, 定址是基於pc值的, 在pc值上+/-乙個偏移值得到執行位址,如跳轉指令b。當執行完**搬運,就需要跳到和位址相關的地方去執行,即ram中。一般是跳轉到乙個標號,這時位址相關**就開始執行了,如:ldr pc,_start_armboot。

因為在bin映象生成的時候,就已經把_start_armboot這個符號和實際位址繫結在一起,當執行ldr pc,_start_armboot 語句時,程式就從在rom中執行跳入到ram中了,前提是進行了**搬移。如果沒有**搬運就執行ldr pc,_start_armboot,因為ram中沒有正確的可執行**,程式就馬上飛掉了,所有在搬運之前不能定址絕對位址有關**,必須執行**位址無關.

下面的**是從nor flash向sdram搬運的**:

relocate:

adr r0, _start

ldr r1, _text_base

cmp r0, r1

beq stack_setup

ldr r2, _armboot_start

ldr r3, _bss_start

sub r2, r3, r2

add r2, r0, r2

copy_loop:

ldmia r0!,

stmia r1!,

cmp r0, r2

ble copy_loop

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