uboot的編譯及連接過程

前言

　　想讀懂uboot的鏈接腳本，以及瞭解鏈接腳本的使用方法，需要掌握以下基本知識。

1、gcc程序段介紹

　　一個可執行程序主要包含text段(代碼)，data段(初始化的全局變量)，以及bss段(未初始化的全局變量)。局部變量是在運行過程中分配的，不佔用可執行程序的大小。下面舉一個例子說明

#include <stdio.h>
#include <string.h>


int a = 0;            //全局未初始化變量，系統默認賦值成０,bss段，4個字節
int b = 5, c = 6; //全局已初始化變量, data段，8個字節

int main()
{
    int i = 0; //局部變量

    i++;
    a++;
    printf("i = %d, a = %d\n", i, a);

    return 0;
}

　　將上面代碼保存成main.c，並將其編譯成.o文件：arm-fsl-linux-gnueabi-gcc -c main.c，-c參數說明只進行編譯不進行鏈接。然後使用以下命令查看各種段的大小

root@silent:/home/lianxi/test# arm-fsl-linux-gnueabi-size main.o
   text    data     bss     dec     hex filename
    120       8       4     132      84 main.o
root@silent:/home/lianxi/test# 

　　可以看到代碼段大小120個字節，data段大小8個字節（變量b和c的大小），bss段的大小4個字節（變量a的大小），可執行程序的總大小爲120+8+4=132。局部變量i，是在代碼運行的時候分配的，不影響bin文件的大小！

2、鏈接腳本的使用

　　爲了說明uboot的編譯及鏈接過程，這裏寫兩個簡單的彙編源文件，然後使用自己寫的鏈接腳本將它們鏈接起來。兩個源文件分別是mystart.s，mylowlevel_init.s，鏈接腳本是myboot.lds，其內容及註釋如下。
　　mystart.s彙編文件內容如下：

b reset
b reset
b reset
b reset
b reset
b reset
b reset
b reset

reset:
    mov r0, r1
    bl mytest  /*在另一個文件中定義*/
    mov r1, r2
    mov r2, r3
    mov r3, r4
loop:
    b loop

　　mylowlevel_init.s彙編文件內容如下：

.global mytest
mytest:
    mov r0, r1
    mov r1, r2
    mov pc, lr

　　myboot.lds鏈接腳本內容如下：

SECTIONS
{
    /********************************************
    *編譯地址從0地址開始，
    *這個地址可以使用連接器的-Ttext參數重新修改，
    *在uboot裏面是重新定位到了TEXT_BASE這個內存地址。
    ********************************************/
    . = 0x00000000; 

    /******************************************
    *代碼段，把mystart.o放在最前面，其他.o的順序
    *不管，使用* (.text)通配！
    ******************************************/
    .text : {
        mystart.o
        * (.text)
    }

    /*****************************************
    *已經初始化的全局變量
    ******************************************
    .data : {
        * (.data)
    }

    /****************************************
    *未初始化全局變量，這裏放兩個標號bss_start
    *和bss_end,在程序中可以引用，比如可以用來
    *計算整個二進制文件的大小。
    ****************************************/
    .bss_start = .;
    .bss : {
        * (.bss)
    }
    .bss_end = .;
}

　　然後使用如下命令就可以對以上兩個源文件進行編譯和鏈接：

root@silent:/home/lianxi/uboot_lds# arm-fsl-linux-gnueabi-gcc -c mystart.s
root@silent:/home/lianxi/uboot_lds# arm-fsl-linux-gnueabi-gcc -c mylowlevel_init.s
root@silent:/home/lianxi/uboot_lds# arm-fsl-linux-gnueabi-ld -Tmyboot.lds -o myboot mylowlevel_init.o mystart.o  //使用鏈接腳本進行鏈接
root@silent:/home/lianxi/uboot_lds# ls
myboot  myboot.bin  myboot.lds  mylowlevel_init.o  mylowlevel_init.s  mystart.o  mystart.s
root@silent:/home/lianxi/uboot_lds# 

　　鏈接完成後生成myboot文件，該文件格式爲ELF，需要使用如下命令將其轉換成bin文件

arm-fsl-linux-gnueabi-objcopy -O binary myboot myboot.bin

　　可以使用hexdump命令查看myboot.bin和其他.o文件的內容，如：hexdump -C myboot.bin，對比鏈接前後的差異。如果想在開發板上跑起來，還需要根據具體的cpu，將myboot.bin製作成相應的格式（一般在前面加個一個頭），cpu的類型千千萬萬種，這裏不說了，具體格式應該查看該cpu的datasheet。