u-boot.lds解读---详解

baqiao

, O2 _2 s3 C7 G0 c9 U. w对于.lds文件，它定义了整个程序编译之后的连接过程，决定了一个可执行程序的各个段的存储位置。虽然现在我还没怎么用它，但感觉还是挺重要的，有必要了解一下。
3 \) r4 D$ J5 T5 }8 V/ ~先看一下GNU官方网站上对.lds文件形式的完整描述：
* N( c9 V6 I* K+ @* @+ n/ [
( b! r. _& y. }$ D6 x( C2 H
; L/ T  N0 ]  B: I5 L1 [. DSECTIONS {
...
, c2 u1 Z8 h+ n/ v3 _. w' Bsecname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr )
* p1 Z- z3 [! Y7 e8 u8 |4 \( _{ contents } >region :phdr =fill
...
6 T# M9 ^( e# d6 K}
  O( u7 `2 B0 x2 Y; o2 s6 Lsecname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）
' l' x3 M- h+ D% T- Z/ u3、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》）
4 W( Q! I' y" W3 V$ Q( {1 q
6 N6 B/ z1 V/ H2 X/ J) \SECTIONS {
4 ^0 Q; m3 ^6 [; Dfirtst 0x00000000 : { head.o init.o }
second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }
}
9 R6 u9 }6 R' Y9 a, [) p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。
编写好的.lds文件，在用ARM-linux-ld连接命令时带-Tfilename来调用执行，如
arm-linux-ld –Tnand.lds x.o y.o –o xy.o。也用-Ttext参数直接指定连接地址，如
arm-linux-ld –Ttext 0x30000000 x.o y.o –o xy.o。
既然程序有了两种地址，就涉及到一些跳转指令的区别，这里正好写下来，以后万一忘记了也可查看，以前不少东西没记下来现在忘得差不多了。。。
ARM汇编中，常有两种跳转方法：b跳转指令、ldr指令向PC赋值。
我自己经过归纳如下：
（1） b step1 ：b跳转指令是相对跳转，依赖当前PC的值，偏移量是通过该指令本身的bit[23:0]算出来的，这使得使用b指令的程序不依赖于要跳到的代码的位置，只看指令本身。
（2） ldr pc, =step1 ：该指令是从内存中的某个位置（step1）读出数据并赋给PC，同样依赖当前PC的值，但是偏移量是那个位置（step1）的连接地址（运行时的地址），所以可以用它实现从Flash到RAM的程序跳转。
+ R5 V4 ^$ P2 |( q# f% h/ I& C（3）此外，有必要回味一下adr伪指令，U-boot中那段relocate代码就是通过adr实现当前程序是在RAM中还是flash中。仍然用我当时的注释：
relocate:    @把U-Boot重新定位到RAM
4 ]& D- T% J: L9 tadr r0, _start    @r0是代码的当前位置  
9 ^) r$ i  d4 i$ E8 y3 t5 h# b8 N# adr伪指令，汇编器自动通过当前PC的值算出 如果执行到_start时PC的值，放到r0中：
#当此段在flash中执行时r0 = _start = 0；当此段在RAM中执行时_start = _TEXT_BASE(在#board/smdk2410/config.mk中指定的值为0x33F80000，即u-boot在把代码拷贝到RAM中去执行的代码段#的开始)
ldr r1, _TEXT_BASE   @测试判断是从Flash启动，还是RAM
7 L4 Y! {8 y: b0 w# 此句执行的结果r1始终是0x33F80000，因为此值是又编译器指定的(ads中设置，或-D设置编译器参数)
& r8 V- i. P1 o; t8 M* M# Bcmp r0, r1 @ 比较r0和r1，调试的时候不要执行重定位
下面，结合u-boot.lds看看一个正式的连接脚本文件。这个文件的基本功能还能看明白，虽然上面分析了好多，但其中那些GNU风格的符号还是着实让我感到迷惑，好菜啊，怪不得连被3家公司鄙视，自己鄙视自己。。。
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
4 F/ `" C2 K: ]' @;指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端
9 V* N  e; `9 K) N, uOUTPUT_ARCH(arm)
( R' A# d$ S, H) ~8 Q/ y% Y;指定输出可执行文件的平台为ARM
ENTRY(_start)
3 P: a! Y" H+ [8 F% z;指定输出可执行文件的起始代码段为_start.
1 C# j4 ]. _4 F5 kSECTIONS
# b- n, P% v' X+ M* H/ P{
7 p( v' v# l7 z4 r" N+ }. = 0x00000000 ; 从0x0位置开始
" K+ O, l' [% j8 j* G4 a3 m. B. = ALIGN(4) ; 代码以4字节对齐
.text : ;指定代码段
5 q* k6 w4 D( }. [; j, |$ G{
cpu/arm920t/start.o (.text) ; 代码的第一个代码部分
, `$ o# W$ N: w5 d  Y*(.text) ;其它代码部分
}
. = ALIGN(4)
.rodata : { *(.rodata) } ;指定只读数据段
. = ALIGN(4);
.data : { *(.data) } ;指定读/写数据段
. = ALIGN(4);
.got : { *(.got) } ;指定got段, got段式是uboot自定义的一个段, 非标准段
3 f) w) T/ N# q+ u; t! l0 z__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
4 Z+ R; z8 q; i) }! {& P. = ALIGN(4);
0 u8 |5 P5 D$ c' P0 C: i4 z) O__bss_start = .; 把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置
/ E& Y; i* E6 X8 T& h( r.bss : { *(.bss) }; 指定bss段
_end = .; 把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置
% e+ b3 m: ?( a5 I) H9 J: v}

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