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2012年(5)

2011年(5)

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2011-10-05 22:15:56

原文地址:uboot.lds分段的分析 作者:wpp851015

gcc等编译器内置有缺省的连接脚本。如果采用缺省脚本,则生成的目标代码需要操作系统才能加载运行。为了能在嵌入式系统上直接运行,需要编写自己的连接脚本文件。编写连接脚本,首先要对目标文件的格式有一定了解。GNU编译器生成的目标文件缺省为elf格式。elf文件由若干段(section)组成,如不特殊指明,由C源程序生成的目标代码中包含如下段:.text(正文段)包含程序的指令代码;.data(数据段)包含固定的数据,如常量、字符串;.bss(未初始化数据段)包含未初始化的变量、数组等。C++源程序生成的目标代码中还包括.fini(析构函数代码)和.init(构造函数代码)等。有关elf文件格式,读者可自行参考相关资料。连接器的任务就是将多个目标文件的.text、.data和.bss等段连接在一起,而连接脚本文件是告诉连接器从什么地址开始放置这些段。


 
先看一下GNU官方网站上对.lds文件形式的完整描述:

SECTIONS {
...
secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr )
  { contents } >region :phdr =fill
...
}
secname和contents是必须的,其他的都是可选的。下面挑几个常用的看看:
1、secname:段名
2、contents:决定哪些内容放在本段,可以是整个目标文件,也可以是目标文件中的某段(代码段、数据段等)
3、start:本段连接(运行)的地址,如果没有使用AT(ldadr),本段存储的地址也是start。GNU网站上说start可以用任意一种描述地址的符号来描述。
4、AT(ldadr):定义本段存储(加载)的地址。

看一个简单的例子:(摘自《2410完全开发》)

/* nand.lds */
SECTIONS {
firtst 0x00000000 : { head.o init.o }
second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }
}
    以上,head.o放在0x00000000地址开始处,init.o放在head.o后面,他们的运行地址也是0x00000000,即连接和存储地址相同(没有AT指定);main.o放在4096(0x1000,是AT指定的,存储地址)开始处,但是它的运行地址在0x30000000,运行之前需要从0x1000(加载处)复制到0x30000000(运行处),此过程也就用到了读取Nand flash。
这就是存储地址和连接(运行)地址的不同,称为加载时域和运行时域,可以在.lds连接脚本文件中分别指定。

又如:
ENTRY(begin)
SECTION
{ .=0x00300000;
.text : { *(.text) }
.data: { *(.data) }
.bss: { *(.bss) }

  其中,ENTRY(begin)指明程序的入口点为begin标号;.=0x00300000指明目标代码的起始地址为0x00300000,这一段地址可以是SDRAM的起始地址;.text : { *(.text) }表示从0x00300000开始放置所有目标文件的代码段,随后的.data: { *(.data) }表示数据段从代码段的末尾开始,再后是.bss段。

用连接器生成最终目标文件    
    编写好的.lds文件,在用arm-linux-ld连接命令时带-T filename来调用执行,如:arm-linux-ld –T nand.lds x.o y.o –o xy.o。也可以用-T text参数直接指定连接地址,如:arm-linux-ld –T text 0x30000000 x.o y.o –o xy.o。
    例如:有了连接脚本文件,如下命令可生成最终的目标文件:
arm-linux-ld -nostadlib -o bootstrap.elf -T link.lds init.o xmrecever.o flash.o。其中,ostadlib表示不连接系统的运行库,而是直接从begin入口;-o指明目标文件的名称;-T指明采用的连接脚本文件;最后是需要连接的目标文件列表。

生成二进制代码 
  连接生成的elf文件还不能直接下载执行,通过objcopy工具可生成最终的二进制文件: arm-linux-objcopy -O binary bootstrap.elf bootstrap.bin。其中
-O binary指定生成为二进制格式文件。Objcopy还可以生成S格式的文件,只需将参数换成-O srec。如果想将生成的目标代码反汇编,还可以用objdump工具:
arm-linux-objdump -D bootstrap.elf
    至此,所生成的目标文件就可以直接写入Flash中运行了。

---------------------------------------------------------------------------
下面,结合u-boot.lds看看一个正式的连接脚本文件。

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm"")
    ;指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端
OUTPUT_ARCH(arm)
    ;指定输出可执行文件的平台为ARM
ENTRY(_start)
    ;指定输出可执行文件的起始代码段为_start.
SECTIONS
{
        . = 0x00000000 ; 指明目标代码的起始地址从0x0位置开始,"."代表的是当前位置
        . = ALIGN(4)   ; 代码以4字节对齐
        .text : ;指定代码段
        {
          cpu/arm920t/start.o (.text) ; 代码的第一个代码部分,指明start.s是入口程序代码,被放到代码段的开头
          *(.text) ;其它代码部分
        }
        . = ALIGN(4)
        .rodata : { *(.rodata) } ;指定只读数据段,RO段
        . = ALIGN(4);
        .data : { *(.data) }     ;指定读/写数据段,RW段
        . = ALIGN(4);
        .got : { *(.got) }       ;指定got段, got段式是uboot自定义的一个段, 非标准段
        __u_boot_cmd_start = .   ;把__u_boot_cmd_start赋值为当前位置, 即起始位置
        .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) } ;指定u_boot_cmd段, uboot把所有的uboot命令放在该段.
        __u_boot_cmd_end = .;把__u_boot_cmd_end赋值为当前位置,即结束位置
        . = ALIGN(4);
        __bss_start = .; 把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置
        .bss : { *(.bss) }; 指定bss段
        _end = .; 把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置
}
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