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分类: 嵌入式

2011-02-16 15:37:53

原文地址: http://blog.csdn.net/redredbird/archive/2010/11/03/5986035.aspx

以前在学ld的script时两个比较重要的概念,即指定一个输出section的lma和vma(分别是load memory address和virtual memory address),vma的作用是很明显地,就是决定run time address嘛,但lma有什么用呢?恩,对运行在linux这样的操作系统上面的应用程序来说,是没什么用的,毕竟应用程序都是被'load'到虚拟地址空间中。但是在嵌入式底层firmware, bootloader开发来说,这个关键字不再打酱油。

看下面这么一段代码,汇编:

  1. .section .text  
  2. _symbol_in_text:  
  3. mov $1, %eax  
  4. .section .data  
  5. _symbol_in_data:  
  6. .long 0x90909090  

简单得不能再简单了,定义了两个段,.text和.data,.text里面就一条指令,.data里面也只有一个字。

先编译成可重定向的.o目标文件:

  1. gcc -o xxx.o -c xxx.S  

接着用ld将其链接成可运行文件,这里其实只有一个目标文件参与链接,所以说链接其实是不对的,ld只是做做重定向或者叫定址的工作而已,外加在elf文件中产生描述文件的segment和section的信息等。

链接时首先提供一个最简单的ld script:

  1. OUTPUT_FORMAT("elf32-i386""elf32-i386""elf32-i386")  
  2. OUTPUT_ARCH(i386)  
  3. SECTIONS  
  4. {  
  5.         .text 0x5000                    : { *(.text) }  
  6.         .data 0x8000                    : { *(.data) }  
  7. }  

在上面这个ld script中只定义了vma;根据ld的规则:如果没有用AT指令定义lma的话,那么lma默认等于vma。

这里为什么两个段(.data和.text)的vma不一样?试想在嵌入式系统中是不是会遇到这种情况,即Flash(Rom)空间较大,Ram空间相对较小,于是我们只希望让数据装载进Ram空间,代码就直接运行在Flash(Rom)中。比如Flash(Rom)的起始地址0x5000,Ram的起始地址0x8000,所以这两个段的vma就必须对应到相应Region的起始地址上。不然会怎么着?不是跑飞就是读写的数据找不到。

链接:

  1. ld ./lma_vma.o -T ./lma.equal.vma.lds  

生成a.out可执行文件。

注意,这个a.out是‘可执行’的elf文件。对于bootloader或者firmware来说,一般是直接把一个binary文件‘burn’到板子上的。把elf文件剥离成一个binary文件,在万能的gnu tool帮助下,非常简单,一个objcopy便可搞定:

  1. objcopy -O binary ./a.out  

好了,用file看一下文件类型:

  1. ./a.out: COM executable for MS-DOS  

应该就是'bin'文件了。

且慢,还记得之前我们没有用AT指令指定两个段的lma么。那么,问题来了,我们先用ls -l看一下有什么异样:

  1. [root@localhost ldscript_test]# ls -lh ./a.out  
  2. -rwxr-xr-x 1 root root 13K 11-04 20:55 ./a.out  

文件足足有13k大小。别忘了,我们的源程序只有一条指令和一个32位的字,并且是纯数据的bin文件,为什么有这么大?

看看这个纯数据的文件里面有些啥,借助于hexdump,真相一目了然:

  1. [root@localhost ldscript_test]# hexdump ./a.out  
  2. 0000000 01b8 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  
  3. 0000010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  
  4. *  
  5. 0003000 9090 9090  

最开始01b8应该就是mov $1, $eax的instruction code。而0x3000位置的90909090显然就是我们定义在数据段的字了。因为链接器脚本中没有用AT指令专门为两个段指定lma,所以其lma与vma相等,两个段相差了0x3000 bytes的长度。.text段之前没有其他段了,所以最终的bin文件中一开始就是.text段的内容,虽然只有2个字节,但仍然要过0x3000 bytes才是.data段。中间那些未知数就填0了。

这样有什么问题呢?因为我们知道0x8000已经是Ram了,难道我们要将全局数据烧到一断电内容就消失的Ram中?并且,Flash(Rom)和Ram之间相隔的0x3000 bytes不一定就对应实际的存储区域(比如也在Flash中),有可能根本就是hole。那么‘烧’这些0下去有可能会造成问题。

我们希望的结果是,烧写的data和text都在Flash(Rom)中,运行后再将data自搬运到Ram中。最好bin文件中两个段紧挨着,保持文件尽可能小的size。

下面的ld script在定义.data段时增加了AT指令来描述其lma,这样表示.data段的lma紧接在.text段的后面:

  1. OUTPUT_FORMAT("elf32-i386""elf32-i386""elf32-i386")  
  2. OUTPUT_ARCH(i386)  
  3. SECTIONS  
  4. {  
  5.         .text 0x5000           :  
  6.         {  
  7.                 *(.text)  
  8.         }  
  9.         .data 0x8000                : AT(ADDR(.text) + SIZEOF(.text))  
  10.         {  
  11.                 *(.data)  
  12.         }  
  13. }  

这次链接、objcopy后生成的a.out文件看一下:

  1. [root@localhost ldscript_test]# hexdump ./a.out  
  2. 0000000 01b8 0000 9000 9090 0090  
  3. 0000009  

只有9个字节大小,里面的内容正好是一条指令加上后面的0x90909090(指令后面的两个0x00是为了4字节对齐.data的pad)

这个bin文件就可以放心的烧写到Flash(Rom)中去了。不过,将.data段搬运到Ram的代码还是得自己写的。更系统的学习ld script,请info ld

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