uboot中的TEXT_BASE

kenson

. V% g& K  a9 Z, K" t8 |0 Ruboot中的TEXT_BASE
( X; _2 w1 \& j3 |' @4 X
! G% V# |  l0 K0 [0 S1 z/ m, R都知道U-BOOT分为两个阶段，第一阶段是(~/cpu/arm920t/start.S中)在FLASH上运行(一般情况下)，完成对硬件的初始化，包括看门狗，中断缓存等，并且负责把代码搬移到SDRAM中(在搬移的时候检查自身代码是否在SDRAM中)，然后完成C程序运行所需要环境的建立，包括堆栈的初始化等,最后执行一句跳转指令:
3 [: u9 `) j- H; ?
: C4 v0 Q+ M; _- j6 F        ldr pc, _start_armboot
+ ~0 g/ f& @, u# F
$ Z$ d  i% K) w  e% ^/ s# {        _start_armboot: .word start_armboot,
* q; R) Z+ c1 y( n5 g- M$ i
进入到/lib_arm/board.c中的函数void start_armboot (void)，从此就进入了第二阶段。这是在很多资料上都有讲述的，所以勿需多言了。
" B3 I* Y7 }. t1 N; L' @
4 \' k9 `1 M2 i. \    现在对于第一阶段有几个问题，以前我一直是没有搞明白的，既然在FLASH中的代码是把自己拷贝到SDRAM中，那么在S3C2410的内存地址空间，就有两份的启动代码，第一份就是在FLASH中，第二份就是在SDRAM中。根据链接脚本文件(~/board/smdk2410/u-boot.lds)

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
/*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
6 C! G" E/ K9 d$ h# G1 K{
4 p- E  M/ \& n. j . = 0x00000000;    /* 后记：这个链接起始地址实际上被-Ttest $(TEST_BASE)更新了*/
3 g( h& c# M' h4 J
. = ALIGN(4);
.text      :
{
# t) w! E5 |0 w, w   cpu/arm920t/start.o (.text)
   *(.text)
}

. = ALIGN(4);
; ~. |- D9 Z+ B0 n. F .rodata : { *(.rodata) }
; G1 y$ k) w+ |2 Q3 @- V: c  \
# h) J+ [3 p* I' @+ s . = ALIGN(4);
8 o* f4 |$ g5 t  F8 r) ^9 [& ? .data : { *(.data) }
, ?6 p7 a$ z7 G! Y8 B
2 r- W' j* Q4 K2 k, | . = ALIGN(4);
.got : { *(.got) }
8 z% R" M+ j  s% O6 |
. = .;
4 w0 @+ E! }& u3 ~7 W- @ __u_boot_cmd_start = .;
8 M( R! @8 a. }. Q# G2 h: ?4 t( f, T .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
' K2 [% Y4 w! d+ B; u# E& a# w0 D/ X __u_boot_cmd_end = .;
. C1 ^4 ~% `) J4 A  j: B
. = ALIGN(4);
7 y  j3 O5 e' m( J, n- O( m8 v __bss_start = .;
: g8 j* T; D& n9 D( ^) f .bss : { *(.bss) }
_end = .;

' i; x. q7 s& X9 Z}
    其中的链接命令 . = 0x00000000;表示地址计数器从0地址开始计数，而且_start 是程序代码段的入口，那么*.text中的所有地址标号(cpu/arm920t/start.S中定义的)就应该从0地址开始计数，那么标号 start_armboot(就是void start_armboot (void)函数的入口地址)应该在FLASH中才对啊，所以按照上边的分析，

        ldr pc, _start_armboot
; E$ x+ j3 v; `" G% r8 g
        _start_armboot: .word start_armboot
9 A# A  v# Y" d
此条语句后，并没有跳转到SDRAM中的void start_armboot (void)，而是跳转到了FLASH中的void start_armboot (void)中。

* @2 R8 G! ^: {& q" y7 n所以就出现了这样的矛盾，在FLASH中有一段代码把自己拷贝到SDRAM中，产生了两份UBOOT可执行的指令流，但是最后却没有跳转到SDRAM中去运行以提高指令执行的速度。
: y2 n8 i. Y6 S0 ]6 V
) M# Z7 ^/ P1 M: s1 F1 x9 ]产生以上的认识是基于以下几个认识(肯定是错误的):

1.*.text中的所有地址标号(在链接时确定)是从0地址开始生成的。

      实际上在arm-linux-ld 执行时，原来定义的0x0地址被更新为TEXT_BASE定义的地址。

2.relocate:    /* relocate U-Boot to RAM     */
, p" j" ^- g* X, c1 ^   adr r0, _start  /* r0 <- current position of code   */
8 a/ R; R8 f& k- t' |9 w, `- d7 T   ldr r1, _TEXT_BASE  /* test if we run from flash or RAM */
   cmp     r0, r1                  /* don't reloc during debug         */
   beq     stack_setup
: B/ M: s! D$ ~: q
   ldr r2, _armboot_start
   ldr r3, _bss_start
2 I1 b! R) _2 k/ t   sub r2, r3, r2  /* r2 <- size of armboot            */
' ]* D: b) z& }   add r2, r0, r2  /* r2 <- source end address         */

' h( V' o: t- T5 `. H8 j如果不是出于调试阶段，这段搬移代码中的r0和r1肯定不相等的，r0=#0,r1=#TEXT_BASE: 0x33F80000(在./board/smdk2410/config.mk中)，所以执行代码的自身拷贝与搬移。
0 S  z1 J3 c5 _: x* O- G
注意:在GNU中:adr r0, _start 作用是获得 _start 的实际运行所在的地址值，而ldr r1, _TEXT_BASE 为获得地址_TEXT_BASE中所存放的数据，其中adr r0, _start翻译成 add r0,(PC+#offset)，offset 就是 adr r0, _start 指令到_start 的偏移量，在链接时确定，这个偏移量是地址无关的。而 ldr r1, _TEXT_BASE 指令表示以程序相对偏移的方式加载数据，是索引偏移加载的另外一种形式，等同于ldr r1,[PC+#offset]，offset 是 ldr r1, _TEXT_BASE 到 _TEXT_BASE 的偏移量。注意这种用法并不是伪指令，伪指令的特征是 ldr r1, =expr/lable_expr。对于LDR伪指令，ADS的情况有些不一样(细微差别)，在ADS中的情况可以参考杜春雷<ARM体系结构与编程>144页。


比较一下：
6 V' g8 Z* T; r) m, G! G9 f& w" q/ @' k6 Q# q
add r0,(PC+#offset)：(PC+#offset)是相对地址，表示把本指令上溯或下溯offset处的地址加载到 r0；

7 J+ h6 h2 W. E# _  qldr r1,[PC+#offset]：[PC+#offset]也是相对地址，表示把偏移offset处的地址上的数据加载到 r1；
+ Y) d' b0 g$ K3 y  j' i4 S
3 h: g* N& R: J. g  x0 s现在继续:
" I1 z9 T5 a( P/ O
    刚才分析所得到的矛盾，肯定是在认识上存在的偏差，经过把U-BOOT进行make后，从所生成的两个.map文件来看(~/u-boot.map和 Systen.map)，所有的地址标号都是从0x33f80000开始的，就是从SDRAM的高地址开始，等于TEXT_BASE的值，也就是说，链接器是从0x33F80000开始来链接所编译生成的目标文件的，而不是从0地址开始，经过查看，start_armboot=0x33f80d9c，就是说void start_armboot (void)函数的入口地址在SDRAM中(链接器决定)，所以执行
) n. Y  |% K% f
        ldr pc, _start_armboot
+ h. N" I' w" [+ W. l7 {* m
        _start_armboot: .word start_armboot,

( b% n4 n/ |. Z+ k) [( aPC指针肯定就指向了SDRAM中，换句话就是说进入到SDRAM中了，对于ldr pc, _start_armboot，其仍然是GNU中使用程序相对偏移的方式加载数据，翻译一下就是ldr pc, [pc+pc到_start_armboot的偏移值]，结果就把_start_armboot地址中的数start_armboot放入pc中完成了跳转，而 start_armboot 的值（函数地址）是在链接时就确定了，是相对于 TEXT_BASE 的。因为在整个UBOOT的阶段1中所有的寻址都是相对位置的寻址(虽然链接器认为是阶段1的代码是从地址0x3ff80000中开始链接的)，把阶段1 的代码放在0地址开始的FLASH中也是可以正确的运行的，如果ARM的复位向量是在0x00000001(假设)，那么把代码烧写到从 0x00000004处开始的地方，上电时也可以正确的运行(假设ARM的复位向量是在0x00000004成立)，当然ARM的复位向量不在这里，只是以此假设来说明以上的对于阶段1的分析。
! l7 j( ^' x) p# E' A! d5 m8 e
0 u, _& H2 q, m& p) i6 [- k    现在最后一个矛盾就是链接脚本(~/board/smdk2410/u-boot.lds)所描述的链接地址与实际的链接地址不相同的问题，因为根据链接脚本，所有的地址标号应该从0地址开始计数的，然而不是。经过查找Makefile文件，在顶层的Makefile文件中，在166行中链接是的链接命令:

$(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(OBJS) /,
2 W, V- C8 F* f$ o9 O5 ^
其中的LDFLAGS在定义在顶层的config.mk中的145行:LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS),

最关键的就是 -Ttext $(TEXT_BASE)命令了,他的含义就是说,起始地址在TEXT_BASE,而TEXT_BASE在~/board/smdk2410/config.mk中TEXT_BASE = 0x3FF80000;

到此就弄清楚为什么链接从0x3ff80000开始的了，至于链接脚本，其主要作用是用来指明各个*.o文件的顺序，如入口地址标号(_start)等，以及使两个地址标号得到当前的地址

    __u_boot_cmd_start = .;    *.u_boot_cmd段的起始地址
; B& c4 d- q: z4 Z* m& W
! {4 p, e5 H; P! V    .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
" `7 B7 K5 z: ?+ D    __u_boot_cmd_end = .;       *.u_boot_cmd段的结束地址

$ Q+ ]2 h5 ^4 _以供C程序使用。 __u_boot_cmd_start和__u_boot_cmd_end可以作为全局的一个常数使用。

5 p2 Q3 d1 k3 r0 y$ @& n) i+ v" F总结:

4 V! g# V. X) y: B: v% S    因为-Ttext $(TEXT_BASE)命令的使用,链接器把UBOOT从地址0x3ff80000开始连接，在第一阶段中，所有使用的目标地址寻址都是使用当前PC值加减偏移量的方法，所以把UBOOT烧写到0地址开始的FLASH中，不影响第一阶段的正确执行。