2021年12月16日 | Tiny4412裸机程序之代码重定位初体验

从前面一节Exynos 4412的启动过程分析 ，我们知道：一上电，exynos4412首先执行固化在IROM中的代码，iROM首先设置程序运行环境 (比如关看门狗、关中断、关MMU 、设置栈 、设置栈 、启动PLL等 )，然后根据OM引脚确定启动设备 (NAND Flash/SD 卡/其他 )，把 BL1从里面读出存入iRAM的0x02021400地址处，最后启动 BL1； BL1从SD卡适当的位置读入14K 字节的数据，存在iRAM地址0x02023400处，所以BL2不能大于(14K – 4) 字节，这里引出了为什么写这一节的原因：如果我们的程序很大，大于14K怎么办？？？？

下面我们先来介绍两个概念：

一是程序当前所处的地址，即程序在运行时，所处的当前地址；二是程序的链接地址，即程序运行时应该位于的运行地址。编译程序时，可以指定程序的链接地址。

什么是重定位

对于Tiny4412而言，前面我们已经说过：启动时BL1只会从sd等启动设备中拷贝14K的代码到IRAM中，那么当我们的程序超过14K怎么办？那就需要我们在前14K的代码中将整个程序完完整整地拷贝到DRAM等其他更大存储空间，然后再跳转到DRAM中继续运行我们的代码，这个拷贝然后跳转的过程就叫重定位。

本章中我们主要学习如何重定位，但是并不会涉如何使用到DRAM，而是简单地将代码从IRAM的0x02023400处拷贝到IRAM的0x0202a000处，然后跳转到0x0202a000处继续运行我们的代码。

一、程序说明

基于上一个实验的代码进行修改，修改了start,S文件以及链接脚本文件：

在start.S文件中增加如下代码：

.text

.globl _start

_start:

/* 关闭看门狗 */

ldr r0, =0x10060000

mov r1, #0x0

str r1, [r0]

/* 启动Icache */

mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0

orr r0, r0, #0x00001000 //打开ICache

//bic r0, r0, #0x00001000 //关闭ICache

mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0

/* 重定位 - 将代码从0x02023400处拷贝到链接地址0x0202a000处（在链接脚本里指定的），并跳转到这个地址去执行 */

adr r0, _start /* adr指令用于读取_start在当前的运行的物理地址，即0x02023400 */

ldr r1, =_start /* 读取_start的链接地址，即0x0202a000 */

ldr r2, =bss_start /* 读取bss段的起始地址，用于计算需要拷贝的字节多少 */

cmp r0, r1

beq clean_bss /* 如果r0=r1,则跳转到clean_bss，说明此时已经在链接地址处了 */

/* 如果r0!=r1,则进行如下的拷贝 */

copy_loop:

ldr r3, [r0], #4 /* 源 */

str r3, [r1], #4 /* 目的 */

cmp r1, r2 /* 判断是否已经拷贝完 */

bne copy_loop /* 如果没有拷贝完就继续拷贝 */

/* 清bss段 */

clean_bss:

ldr r0, =bss_start /* r0保存bss段的起始地址 */

ldr r1, =bss_end /* r1保存bss段的起始地址 */

cmp r0, r1

beq run_on_dram /* 如果r0=r1,则跳转到run_on_dram，说明bss段里边没有变量 */

mov r2, #0

clear_loop:

str r2, [r0], #4

cmp r0, r1

bne clear_loop

ldr sp, =0x02060000 

/* 跳转 */

run_on_dram:

ldr pc, =main /* 执行完这句话之后，PC就指向了main的链接地址 */

这段代码主要实现了代码重定位、清除BSS段、以及跳转到链接地址继续运行，注释说的已经很明白了，有什么的不熟悉的，大家可以留言共同探讨。

链接脚本reload.lds修改为如下：

SECTIONS {

. = 0x0202A000;

.text : { 

*(.text) 

}

.rodata ALIGN(4) : {

*(.rodata*)

}

.data ALIGN(4) : { 

*(.data*) 

}

bss_start = . ;

.bss ALIGN(4) : { 

*(.bss) *(COMMON) 

}

bss_end = . ;

}

主要增加了bss段的起始bss_start及结束bss_end 的定义，这两个标号在start.S中被用到。

二、编译、烧写、运行

1.编译

通过FTP或者其他工具将文件上传到服务器上去，输入make命令进行编译将得到reload.bin文件。

2.烧写

将SD卡插入电脑，并让VmWare里的Ubuntu识别出来，然后执行如下命令：

sudo ./sd_fusing.sh /dev/sdb ../8_reload/reload.bin

将SD卡插入Tiny4412开发板，上电，你会看到和上一节的运行效果一样（因为我们没有修改LED的显示效果，只是修改了程序的运行地址，这个对外是看不出区别的）。

三、反汇编文件分析

将反汇编文件reload.dis，从服务器上下载下来，我们进行简单分析一下：

从上图可以看出，程序的链接地址确实是我们在连接脚本里指定的0x0202a000

我们再来看看跳转的那条指令;

202a060: e59ff010 ldr pc, [pc, #16] ; 202a078

将当前PC的值加上24后的地址的内容赋给PC，即：

0x202a060 + 8 +16 = 0x0202a078

将0x0202a078这个地址的值赋给PC

0x0202a0b0这个地址正是main函数的入口地址。

我在自己的开发板上面试验成功。有兴趣的小伙伴可以自行试验。