1、重定位相關(guān)概念

位置無(wú)關(guān)碼（PIC，position independent code）：匯編源文件被編譯成二進(jìn)制可執(zhí)行文件時(shí)編碼方式與位置（內(nèi)存地址）無(wú)關(guān)。?
位置有關(guān)碼：匯編源文件被編譯成二進(jìn)制可執(zhí)行程序后和位置（內(nèi)存地址）有關(guān)。?
鏈接地址：鏈接時(shí)指定的地址（指定方式：Makefile中用-Ttext,或者鏈接腳本）?
運(yùn)行地址：程序?qū)嶋H運(yùn)行的地址（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(shuō)了算）

鏈接地址是由程序員在編譯鏈接的過(guò)程中，通過(guò)Makefile中-Ttext xxx或者在鏈接腳本中指定的。程序員事先會(huì)預(yù)知自己的程序的執(zhí)行要求，并且有一個(gè)期望的執(zhí)行地址，并且會(huì)用這個(gè)地址來(lái)做鏈接地址。?
運(yùn)行地址是由運(yùn)行時(shí)決定的，編譯鏈接時(shí)是無(wú)法絕對(duì)確定運(yùn)行時(shí)地址的。

2、S5PV210的啟動(dòng)方式和uboot的啟動(dòng)方式的區(qū)別

三星推薦的啟動(dòng)方式：Bootloader必須小于96KB并大于16KB（BL1），假定Bootloader為80KB，啟動(dòng)過(guò)程為：?
a、先開(kāi)機(jī)上電后BL0運(yùn)行，BL0會(huì)加載外部啟動(dòng)設(shè)備中的Bootloader的前16KB（BL1）到SRAM中去運(yùn)行，BL1運(yùn)行時(shí)會(huì)加載BL2（80-16=64KB）到SRAM中去運(yùn)行?
b、BL2運(yùn)行時(shí)會(huì)初始化DDR并且將整個(gè)OS搬運(yùn)到DDR去執(zhí)行

uboot實(shí)際使用方式：uboot大小隨意，假定200KB。啟動(dòng)過(guò)程為：?
a、先開(kāi)機(jī)上電后BL0運(yùn)行，BL0會(huì)加載外部啟動(dòng)設(shè)備中的uboot的前16KB（BL1）到SRAM中去運(yùn)行，BL1運(yùn)行時(shí)會(huì)初始化DDR，然后將整個(gè)uboot搬運(yùn)到DDR中（重定位），然后用一句長(zhǎng)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(dòng)。?
b、uboot啟動(dòng)后在uboot命令行中去啟動(dòng)OS。

分散加載：把uboot分成2部分（BL1和uboot），兩部分分別指定不同的鏈接地址。啟動(dòng)時(shí)將兩部分加載到不同的地址（BL1加載到SRAM中，整個(gè)uboot加載到DDR中），這時(shí)候不用重定位也能啟動(dòng)。

3、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(lái)執(zhí)行。把源碼.c .s編程機(jī)器碼.o文件。?
鏈接： 鏈接器來(lái)執(zhí)行。把.0文件中的各函數(shù)（段）按照一定規(guī)則（鏈接腳本來(lái)指定）累積在一塊。形成可執(zhí)行文件。?
strip： 把可執(zhí)行程序中的符號(hào)信息給拿掉，以節(jié)省空間。（Debug版本和Release版本）?
objcopy: 由可執(zhí)行程序生產(chǎn)科燒錄的鏡像.bin文件。

4、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)就可以用整個(gè)名字來(lái)指示這些段或者代表這些段。其本質(zhì)就是段命名是為了在鏈接腳本中用段名來(lái)讓段站在核實(shí)的位置。?
段名分兩種：一種是編譯器鏈接器內(nèi)部定好的，先天性名字；一種是程序員自己指定的、自定義的名字。?
先天性名字：?
代碼段（.text）: 又叫文本段，代碼段其實(shí)就是函數(shù)編譯后的文件?
數(shù)據(jù)段（.data）:C語(yǔ)音中有顯示初始化為非0的全局變量。如 int a = 0; 函數(shù)外聲明定義?
bss段(.bss）: 又叫ZI段（zero initial），就是零初始化段，對(duì)應(yīng)C語(yǔ)言中全為0的全局變量。?
如 int a; 函數(shù)外聲明定義?
后天性名字：段名由程序員自定義，段的屬性和特征也是程序員自定義

5、鏈接腳本

鏈接腳本其實(shí)是個(gè)規(guī)則文件，它是由程序員用來(lái)指揮鏈接器工作的。鏈接器會(huì)參考鏈接腳本，兵器使用其中規(guī)定的規(guī)則來(lái)處理.o文件中的那些段，將其連接處一個(gè)可執(zhí)行程序。?
鏈接腳本的關(guān)鍵內(nèi)容有兩部分組成：段名+地址（作為鏈接地址的內(nèi)存）?
鏈接腳本的理解：?
SECTIONS { } 這個(gè)是真?zhèn)€鏈接腳本?
. 點(diǎn)好在鏈接腳本中代表當(dāng)前位置。?
= 代表賦值?
如下腳本分析：

SECTIONS {. = 0xd0024000;.text : {start.o* (.text)}.data : {* (.data)}bss_start = .; .bss : {* (.bss)}bss_end = .; }

上面的腳本中 . = 0xd0024000; 代表當(dāng)前的內(nèi)存地址是0xd0024000?
.text?和?.data?和?.bss代表段名?
start.o 在段的內(nèi)容中排在了第一個(gè)位置，第一執(zhí)行?
*(.text)?中的 * 代表萬(wàn)能匹配符 ，?（.text）代表是屬性是文本段或代碼段，所以這句話的意思就是所有的文本段或代碼段，一下類同。?
bss_start = .;?這句話中說(shuō)明 bss_start 的地址是當(dāng)前的內(nèi)存地址，注意此時(shí)的當(dāng)前地址并不是0xd0024000，而是 0xd0024000 + .text的內(nèi)存長(zhǎng)度 + .data的內(nèi)存長(zhǎng)度。長(zhǎng)度是按照從上到下順序遞增來(lái)算的。?
bss_end = .;?意思和bss_start = .;?相同，只不過(guò)此時(shí) bss_end的內(nèi)存地址應(yīng)該等于 bss_start的內(nèi)存地址 + .bss段的內(nèi)存長(zhǎng)度。?
這個(gè)鏈接腳本中就規(guī)定了一些程序段的分配原則。

注意，在使用鏈接腳本時(shí)需要修改Makefile中的編譯規(guī)則。?
需要把?
arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^?
改為?
arm-linux-ld -Tlink.lds -o led.elf $^?

其中的link.lds就是鏈接腳本。

6、重定位相關(guān)指令基本概念

長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)：這句代碼是一句跳轉(zhuǎn)指令（ARM中的跳轉(zhuǎn)指令類似于分支指令B、BL等作用的指令），跳轉(zhuǎn)指令通過(guò)給pc（r15） 賦一個(gè)新值來(lái)完成代碼段的跳轉(zhuǎn)執(zhí)行。?
比如：ldr pc, =led_blink // ldr指令實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)?
這句長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)直接從當(dāng)前地址0xd0020010處所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)地址跳轉(zhuǎn)到鏈接地址0xd0024000開(kāi)頭的那一份代碼中的led_blink函數(shù)去執(zhí)行。?
其實(shí)在重定位過(guò)程中，在SRAM中有兩份一模一樣的代碼，分別在0xd0020010地址和0xd0024000地址，兩份代碼一模一樣，區(qū)別就在放在不同的內(nèi)存地址中都可以執(zhí)行。?
短跳轉(zhuǎn)：這句跳轉(zhuǎn)指令還是停留在當(dāng)前運(yùn)行時(shí)地址內(nèi)跳轉(zhuǎn)，而長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)則是跳轉(zhuǎn)到鏈接地址內(nèi)運(yùn)行。?
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(wú)關(guān)碼（PIC） ，讓這段PIC（重定位碼）從運(yùn)行時(shí)地址處把整個(gè)程序拷貝一份到鏈接地址處，完了之后使用一句長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令從運(yùn)行時(shí)地址直接跳轉(zhuǎn)到鏈接地址處執(zhí)行同一個(gè)函數(shù)，這樣就實(shí)現(xiàn)了重定位的無(wú)縫對(duì)接。?
adr與ldr偽指令的區(qū)別?
adr和ldr都是偽指令，區(qū)別是adr是短加載，ldr是長(zhǎng)加載。?
重點(diǎn)：adr指令加載符號(hào)地址，加載的是運(yùn)行時(shí)地址；ldr指令加載符號(hào)地址，加載的是連接地址

7、重定位代碼分析

a、Makefile文件代碼

led.bin: start.o led.oarm-linux-ld -Tlink.lds -o led.elf $^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

其中?
arm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlib?用來(lái)編譯源文件為目標(biāo)文件?
arm-linux-ld -Tlink.lds -o led.elf $^?用來(lái)編譯鏈接文件到二進(jìn)制文件led.elf?
arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin?用來(lái)編譯二進(jìn)制文件為可燒錄的鏡像文件led.bin?
arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis?用來(lái)編譯二進(jìn)制文件led.elf為反編譯文件led_elf.dis?
gcc mkv210_image.c -o mkx210?用來(lái)編譯源文件為可執(zhí)行的文件?
./mkx210 led.bin 210.bin?用來(lái)把led.bin添加16Bytes的校驗(yàn)和，放在第三個(gè)字節(jié)中。

b、鏈接腳本文件代碼

SECTIONS {. = 0xd0024000;.text : {start.o* (.text)}.data : {* (.data)}bss_start = .; .bss : {* (.bss)}bss_end = .; }

解釋如上：5、鏈接腳本

c、啟動(dòng)代碼

/** 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// 把_start鏈接屬性改為外部，這樣其他文件就可以看見(jiàn)_start了 .global _start _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(kāi)/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(kāi)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加載時(shí)就叫短加載 adr r0, _start // ldr指令用于加載_start的鏈接地址:0xd0024000// ldr加載時(shí)如果目標(biāo)寄存器是pc就叫長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)，如果目標(biāo)寄存器是r1等就叫長(zhǎng)加載 ldr r1, =_start// bss段的起始地址// 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ldr r2, =bss_start // 比較_start的運(yùn)行時(shí)地址和鏈接地址是否相等，// 如果相等說(shuō)明不需要重定位，所以跳過(guò)copy_loop，直接到clean_bss// 如果不相等說(shuō)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。cmp r0, r1 beq clean_bss // 用匯編來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)while循環(huán) copy_loop:ldr r3, [r0], #4 // 源str 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(shuō)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(zhǎng)跳轉(zhuǎn)到led_blink開(kāi)始第二階段ldr pc, =led_blink // ldr指令實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)// 從這里之后就可以開(kāi)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 .

說(shuō)明：清楚bss段是為了滿足C語(yǔ)音的運(yùn)行時(shí)要求（C語(yǔ)音要求顯示初始化為0的全局變量，或者未顯示初始化的全局變量的值為0，實(shí)際上C語(yǔ)音編輯器就是通過(guò)請(qǐng)bss段來(lái)實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)音的這個(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(yǔ)音編譯器和鏈接器會(huì)幫我們自動(dòng)添加一段頭程序，這段程序會(huì)在我們的main函數(shù)之前運(yùn)行，負(fù)責(zé)清除bss段）。但是我們重定位之后，因?yàn)榫幾g器幫我們添加的那段清零的bss段是在運(yùn)行時(shí)地址，而并不是在鏈接地址的bss段，所以重定位之后需要我們手動(dòng)自己去清除鏈接地址的那段bss段。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的S5PV210裸机之重定位的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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