1.為什么需要重定位　　

　　位置無關(guān)編碼(PIC，position independent code)：匯編源文件被編碼成二進(jìn)制可執(zhí)行程序時(shí)編碼方式與位置（內(nèi)存地址）無關(guān)。
　　位置有關(guān)編碼：匯編源碼編碼成二進(jìn)制可執(zhí)行程序后和內(nèi)存地址是有關(guān)的。

　　我們在設(shè)計(jì)一個(gè)程序時(shí)，會給這個(gè)程序指定一個(gè)運(yùn)行地址（鏈接地址）。就是說我們在編譯程序時(shí)其實(shí)心里是知道我們程序?qū)肀贿\(yùn)行時(shí)的地址（運(yùn)行地址）的，而且必須給編譯器鏈接器指定這個(gè)地址（鏈接地址）才行。最后得到的二進(jìn)制程序理論上是和你指定的運(yùn)行地址有關(guān)的，將來這個(gè)程序被執(zhí)行時(shí)必須放在當(dāng)時(shí)編譯鏈接時(shí)給定的那個(gè)地址（鏈接地址）下才行，否則不能運(yùn)行（就叫位置有關(guān)代碼）。但是有個(gè)別特別的指令他可以跟指定的地址（鏈接地址）沒有關(guān)系，也就是說這些代碼實(shí)際運(yùn)行時(shí)不管放在哪里都能正常運(yùn)行。

　　對于位置有關(guān)代碼來說：最終執(zhí)行時(shí)的運(yùn)行地址和編譯鏈接時(shí)給定的鏈接地址必須相同，否則一定出錯。
　　之前的裸機(jī)程序中，Makefile中用 -Ttext 0x0 來指定鏈接地址是0x0。這意味著我們認(rèn)為這個(gè)程序?qū)頃旁?x0這個(gè)內(nèi)存地址去運(yùn)行。
　　但是實(shí)際上我們運(yùn)行時(shí)的地址是0xd0020010(我們用dnw下載時(shí)指定的下載地址)。這兩個(gè)地址看似不同，但是實(shí)際相同。這是因?yàn)镾5PV210內(nèi)部做了映射，把SRAM映射到了0x0地址去。

　　分清楚這兩個(gè)概念：
　　鏈接地址：鏈接時(shí)指定的地址（指定方式為：Makefile中用-Ttext，或者鏈接腳本）
　　運(yùn)行地址：程序?qū)嶋H運(yùn)行時(shí)地址（指定方式：由實(shí)際運(yùn)行時(shí)被加載到內(nèi)存的哪個(gè)位置說了算）

2.再解S5PV210的啟動過程：三星推薦和uboot的實(shí)現(xiàn)是不同的

　　三星推薦的啟動方式中：bootloader必須小于96KB并大于16KB，假定bootloader為80KB，啟動過程是這樣子：先開機(jī)上電后BL0運(yùn)行，BL0會加載外部啟動設(shè)備中的bootloader的前16KB（BL1）到SRAM中去運(yùn)行，BL1運(yùn)行時(shí)會加載BL2（bootloader中80-16=64KB）到SRAM中（從SRAM的16KB處開始用）去運(yùn)行；BL2運(yùn)行時(shí)會初始化DDR并且將OS搬運(yùn)到DDR去執(zhí)行OS，啟動完成。
　　uboot實(shí)際使用的方式：uboot大小隨意，假定為200KB。啟動過程是這樣子：先開機(jī)上電后BL0運(yùn)行，BL0會加載外部啟動設(shè)備中的uboot的前16KB（BL1）到SRAM中去運(yùn)行，BL1運(yùn)行時(shí)會初始化DDR，然后將整個(gè)uboot搬運(yùn)到DDR中，然后用一句長跳轉(zhuǎn)（從SRAM跳轉(zhuǎn)到DDR）指令從SRAM中直接跳轉(zhuǎn)到DDR中繼續(xù)執(zhí)行uboot直到uboot完全啟動。uboot啟動后在uboot命令行中去啟動OS。

　　鏈接地址和運(yùn)行地址有時(shí)候必須不相同，而且還不能全部用位置無關(guān)碼，這時(shí)候只能重定位。

　　擴(kuò)展：
　　分散加載：把uboot分成2部分（BL1和整個(gè)uboot），兩部分分別指定不同的鏈接地址。啟動時(shí)將兩部分加載到不同的地址（BL1加載到SRAM，整個(gè)uboot加載到DDR），這時(shí)候不用重定位也能啟動。
　　評價(jià)：分散加載其實(shí)相當(dāng)于手工重定位。重定位是用代碼來進(jìn)行重定位，分散加載是手工操作重定位的。

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3.對比操作系統(tǒng)下的程序與裸機(jī)程序

　　linux中的應(yīng)用程序。gcc hello.c -o hello，這時(shí)使用默認(rèn)的鏈接地址就是0x0，所以應(yīng)用程序都是鏈接在0地址的。因?yàn)閼?yīng)用程序運(yùn)行在操作系統(tǒng)的一個(gè)進(jìn)程中，在這個(gè)進(jìn)程中這個(gè)應(yīng)用程序獨(dú)享4G的虛擬地址空間。所以應(yīng)用程序都可以鏈接到0地址，因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程都是從0地址開始的。（編譯時(shí)可以不給定鏈接地址而都使用0）
　　210中的裸機(jī)程序。運(yùn)行地址由我們下載時(shí)確定，下載時(shí)下載到0xd0020010，所以就從這里開始運(yùn)行。（這個(gè)下載地址也不是我們隨意定的，是iROM中的BL0加載BL1時(shí)事先指定好的地址，這是由CPU的設(shè)計(jì)決定的）。所以理論上我們編譯鏈接時(shí)應(yīng)該將地址指定到0xd0020010，但是實(shí)際上我們在之前裸機(jī)程序中都是使用位置無關(guān)碼PIC，所以鏈接地址可以是0。

4.關(guān)于鏈接

　　從源碼到可執(zhí)行程序的步驟：預(yù)編譯、編譯、鏈接、strip
　　預(yù)編譯：預(yù)編譯器執(zhí)行。譬如C中的宏定義就是由預(yù)編譯器處理，注釋等也是由預(yù)編譯器處理的。
　　編譯： 編譯器來執(zhí)行。把源碼.c .S編程機(jī)器碼.o文件。
　　鏈接： 鏈接器來執(zhí)行。把.o文件中的各函數(shù)（段）按照一定規(guī)則（鏈接腳本來指定）累積在一起，
　　形成可執(zhí)行文件。
　　strip： strip是把可執(zhí)行程序中的符號信息給拿掉，以節(jié)省空間。（Debug版本和Release版本）
　　objcopy：由可執(zhí)行程序生成可燒錄的鏡像bin文件。

　　程序段的概念：代碼段、數(shù)據(jù)段、bss段（ZI段）、自定義段
　　段就是程序的一部分，我們把整個(gè)程序的所有東西分成了一個(gè)一個(gè)的段，給每個(gè)段起個(gè)名字，然后在鏈接時(shí)就可以用這個(gè)名字來指示這些段。也就是說給段命名就是為了在鏈接腳本中用段名來讓段站在核實(shí)的位置。

　　段名分為2種：一種是編譯器鏈接器內(nèi)部定好的，先天性的名字；一種是程序員自己指定的、自定義的段名。
先天性段名：
　　代碼段：（.text），又叫文本段，代碼段其實(shí)就是函數(shù)編譯后生成的東西
　　數(shù)據(jù)段：（.data），數(shù)據(jù)段就是C語言中有顯式初始化為非0的全局變量
　　bss段：（.bss），又叫ZI（zero initial）段，就是零初始化段，對應(yīng)C語言中初始化為0的全局變量。
　　后天性段名：

5、鏈接腳本究竟要做什么？
　　鏈接腳本其實(shí)是個(gè)規(guī)則文件，他是程序員用來指揮鏈接器工作的。鏈接器會參考鏈接腳本，并且使用其中規(guī)定的規(guī)則來處理.o文件中那些段，將其鏈接成一個(gè)可執(zhí)行程序。
　　鏈接腳本的關(guān)鍵內(nèi)容有2部分：段名 + 地址（作為鏈接地址的內(nèi)存地址）
　　鏈接腳本的理解：
　　SECTIONS {} 這個(gè)是整個(gè)鏈接腳本
　　. 點(diǎn)號在鏈接腳本中代表當(dāng)前位置。
　　= 等號代表賦值

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6.代碼重定位實(shí)戰(zhàn)（理論分析）

　　任務(wù)：在SRAM中將代碼從0xd0020010重定位到0xd0024000
　　任務(wù)解釋：本來代碼是運(yùn)行在0xd0020010的，但是因?yàn)橐恍┰蛭覀冇窒Ｍa實(shí)際是在0xd0024000位置運(yùn)行的。這時(shí)候就需要重定位了。
　　注解：本練習(xí)對代碼本身運(yùn)行無實(shí)際意義，我們做這個(gè)重定位純粹是為了練習(xí)重定位技能。但是某些情況重定位就是必須的，譬如在uboot中。

　　思路：
　　第一點(diǎn)：通過鏈接腳本將代碼鏈接到0xd0024000
　　第二點(diǎn)：dnw下載時(shí)將bin文件下載到0xd0020010
　　第一點(diǎn)加上第二點(diǎn)，就保證了：代碼實(shí)際下載運(yùn)行在0xd0020010，但是卻被鏈接在0xd0024000。從而為重定位奠定了基礎(chǔ)。
　　當(dāng)我們把代碼鏈接地址設(shè)置為0xd0024000時(shí)，實(shí)際隱含意思就是我這個(gè)代碼將來必須放在0xd0024000位置才能正確執(zhí)行。如果實(shí)際運(yùn)行地址不是這個(gè)地址就要出事（除非代碼是PIC位置無關(guān)碼），當(dāng)以上都明白了后，就知道重定位代碼的作用就是：在PIC執(zhí)行完之前（在代碼中第一句位置有關(guān)碼執(zhí)行之前）必須將整個(gè)代碼搬移到0xd0024000位置去執(zhí)行，這就是重定位。
　　第三點(diǎn)：代碼執(zhí)行時(shí)通過代碼前段的少量位置無關(guān)碼將整個(gè)代碼搬移到0xd0024000
　　第四點(diǎn)：使用一個(gè)長跳轉(zhuǎn)跳轉(zhuǎn)到0xd0024000處的代碼繼續(xù)執(zhí)行，重定位完成

總結(jié)：
重定位實(shí)際就是在運(yùn)行地址處執(zhí)行一段位置無關(guān)碼PIC，讓這段PIC（也就是重定位代碼）從運(yùn)行地址處把整個(gè)程序鏡像拷貝一份到鏈接地址處，

完了之后使用一句長跳轉(zhuǎn)指令從運(yùn)行地址處直接跳轉(zhuǎn)到鏈接地址處去執(zhí)行同一個(gè)函數(shù)（led_blink），這樣就實(shí)現(xiàn)了重定位之后的無縫連接。

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7.代碼重定位實(shí)戰(zhàn)（代碼）

　　adr與ldr偽指令的區(qū)別
　　ldr和adr都是偽指令，區(qū)別是ldr是長加載、adr是短加載。
　　重點(diǎn)：adr指令加載符號地址，加載的是運(yùn)行時(shí)地址；ldr指令在加載符號地址時(shí)，加載的是鏈接地址。

　　第一步：重定位（代碼拷貝）
　　重定位就是匯編代碼中的copy_loop函數(shù)，代碼的作用是使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來逐句復(fù)制代碼到鏈接地址。
　　復(fù)制的源地址是SRAM的0xd0020010，復(fù)制目標(biāo)地址是SRAM的0xd0024000，復(fù)制長度是bss_start減去_start
　　所以復(fù)制的長度就是整個(gè)重定位需要重定位的長度，也就是整個(gè)程序中代碼段+數(shù)據(jù)段的長度。
　　bss段（bss段中就是0初始化的全局變量）不需要重定位。
　　第二步：清bss段
　　清除bss段是為了滿足C語言的運(yùn)行時(shí)要求（C語言要求顯式初始化為0的全局變量，或者未顯式初始化的全局變量的值為0，實(shí)際上C語言編譯器就是通過清bss段來實(shí)現(xiàn)C語言的這個(gè)特性的）。一般情況下我們的程序是不需要負(fù)責(zé)清零bss段的（C語言編譯器和鏈接器會幫我們的程序自動添加一段頭程序，這段程序會在我們的main函數(shù)之前運(yùn)行，這段代碼就負(fù)責(zé)清除bss）。但是在我們代碼重定位了之后，因?yàn)榫幾g器幫我們附加的代碼只是幫我們清除了運(yùn)行地址那一份代碼中的bss，而未清除重定位地址處開頭的那一份代碼的bss，所以重定位之后需要自己去清除bss。
　　第三步：長跳轉(zhuǎn)
　　清理完bss段后重定位就結(jié)束了。然后當(dāng)前的狀況是：
　　1、當(dāng)前運(yùn)行地址還在0xd0020010開頭的（重定位前的）那一份代碼中運(yùn)行著。
　　2、此時(shí)SRAM中已經(jīng)有了2份代碼，1份在d0020010開頭，另一份在d0024000開頭的位置。
　　然后就要長跳轉(zhuǎn)了。

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/** 文件名： led.s * 作者： 朱老師* 描述： 演示重定位（在SRAM內(nèi)部重定位）*/#define WTCON 0xE2700000#define SVC_STACK 0xd0037d80.global _start // 把_start鏈接屬性改為外部，這樣其他文件就可以看見_start了 _start:// 第1步：關(guān)看門狗（向WTCON的bit5寫入0即可）ldr r0, =WTCONldr r1, =0x0str r1, [r0]// 第2步：設(shè)置SVC棧ldr sp, =SVC_STACK// 第3步：開/關(guān)icachemrc p15,0,r0,c1,c0,0; // 讀出cp15的c1到r0中//bic r0, r0, #(1<<12) // bit12 置0 關(guān)icacheorr r0, r0, #(1<<12) // bit12 置1 開icachemcr p15,0,r0,c1,c0,0; // 第4步：重定位// adr指令用于加載_start當(dāng)前運(yùn)行地址adr r0, _start // adr加載時(shí)就叫短加載 // ldr指令用于加載_start的鏈接地址:0xd0024000ldr r1, =_start // ldr加載時(shí)如果目標(biāo)寄存器是pc就叫長跳轉(zhuǎn)，如果目標(biāo)寄存器是r1等就叫長加載 // bss段的起始地址ldr r2, =bss_start // 就是我們重定位代碼的結(jié)束地址，重定位只需重定位代碼段和數(shù)據(jù)段即可cmp r0, r1 // 比較_start的運(yùn)行時(shí)地址和鏈接地址是否相等beq clean_bss // 如果相等說明不需要重定位，所以跳過copy_loop，直接到clean_bss// 如果不相等說明需要重定位，那么直接執(zhí)行下面的copy_loop進(jìn)行重定位// 重定位完成后繼續(xù)執(zhí)行clean_bss。// 用匯編來實(shí)現(xiàn)的一個(gè)while循環(huán) copy_loop:ldr r3, [r0], #4 // 源 將地址為r0的數(shù)據(jù)給r3.然后r0=r0+4str r3, [r1], #4 // 目的 這兩句代碼就完成了4個(gè)字節(jié)內(nèi)容的拷貝cmp r1, r2 // r1和r2都是用ldr加載的，都是鏈接地址，所以r1不斷+4總能等于r2bne copy_loop// 清bss段，其實(shí)就是在鏈接地址處把bss段全部清零 clean_bss:ldr r0, =bss_start ldr r1, =bss_endcmp r0, r1 // 如果r0等于r1，說明bss段為空，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 // 先將r2中的值放入r0所指向的內(nèi)存地址（r0中的值作為內(nèi)存地址），cmp r0, r1 // 然后r0 = r0 + 4bne clear_looprun_on_dram: // 長跳轉(zhuǎn)到led_blink開始第二階段ldr pc, =led_blink // ldr指令實(shí)現(xiàn)長跳轉(zhuǎn)// 從這里之后就可以開始調(diào)用C程序了//bl led_blink // bl指令實(shí)現(xiàn)短跳轉(zhuǎn)// 匯編最后的這個(gè)死循環(huán)不能丟b .

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led_blink在c語言程序里，與上章代碼相同不再展開。
鏈接腳本
link.lds SECTIONS {. = 0xd0024000;　　　　//指定鏈接地址 .text : {start.o* (.text)}.data : {* (.data)}bss_start = .; .bss : {* (.bss)}bss_end = .; }

Makefile

led.bin: start.o led.oarm-linux-ld -Tlink.lds -o led.elf $^ //-T后面跟的為鏈接腳本arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.binarm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.disgcc mkv210_image.c -o mkx210./mkx210 led.bin 210.bin%.o : %.Sarm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlib%.o : %.carm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlibclean:rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/PengfeiSong/p/6345615.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的重定位与链接脚本的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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