arm-linux-ld命令

发布时间：2014-09-05 15:02:48作者：知识屋

arm-linux-ld命令

　-T选项是ld命令中比较重要的一个选项，可以用它直接指明代码的代码段、数据段、博士生、

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　　段，对于复杂的连接，可以专门写一个脚本来告诉编译器如何连接。

　　-Ttext addr

　　-Tdata addr

　　-Tbss addr

　　arm-elf-ld -Ttext 0x00000000 -g led_On.o -o led_on_elf ，运行地址为0x00000000，由于没有data和bss，他们会默认的依次放在后面。相同的代码不同的Ttext，你可以对比一下他们之间会变的差异，ld会自动调整跳转的地址。

　　＊简单的Linker script

　　(1) SECTIONS命令：

　　The SECTIONS command tells the linker how to map input sections into output sections, and how to place the output sections in memory.

　　命令格式如下：

　　SECTIONS

　　{

　　sections-command

　　......

　　}

　　其中sections-command可以是ENTRY命令，符号赋值，输出段描述，也可以是overlay描述。

　　(2) 地址计数器‘.’(location counter)：

　　该符号只能用于SECTIONS命令内部，初始值为‘0’，可以对该符号进行赋值，也可以使用该符号进行计算或赋值给其他符号。它会自动根据SECTIONS命令内部所描述的输出段的大小来计算当前的地址。

　　(3) 输出段描述(output section description)：

　　前面提到在SECTIONS命令中可以作输出段描述，描述的格式如下：

　　section [address] [(type)] : [AT(lma)]

　　{

　　output-section-command

　　...

　　} [>region] [AT>lma_region] [:phdr :phdr ...] [=fillexp]

　　很多附加选项是用不到的。其中的output-section-command又可以是符号赋值，输入段描述，要直接包含的数据值，或者某一特定的输出段关键字。

　　＊linker script 实例

　　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

　　OUTPUT_ARCH(arm)

　　ENTRY(_start)

　　SECTIONS {

　　. = 0xa3f00000;

　　__boot_start = .;

　　.start ALIGN(4) : {

　　*(.text.start)

　　}

　　.setup ALIGN(4) : {

　　setup_block = .;

　　*(.setup)

　　setup_block_end = .;

　　}

　　.text ALIGN(4) : {

　　*(.text)

　　}

　　.rodata ALIGN(4) : {

　　*(.rodata)

　　}

　　.data ALIGN(4) : {

　　*(.data)

　　}

　　.got ALIGN(4) : {

　　*(.got)

　　}

　　__boot_end = .;

　　.bss ALIGN(16) : {

　　bss_start = .;

　　*(.bss)

　　*(COMMON)

　　bss_end = .;

　　}

　　.comment ALIGN(16) : {

　　*(.comment)

　　}

　　stack_point = __boot_start + 0x00100000;

　　loader_size = __boot_end - __boot_start;

　　setup_size = setup_block_end - setup_block;

　　}

　　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

　　在SECTIONS命令中的类似于下面的描述结构就是输出段描述：

　　.start ALIGN(4) : {

　　*(.text.start)

　　}

　　.start 为output section name，ALIGN(4)返回一个基于location counter(.)的4字节对齐的地址值。*(.text.start)是输入段描述，*为通配符，意思是把所有被链接的object文件中的.text.start段都链接进这个名为.start的输出段。

　　源文件中所标识的section及其属性实际上就是对输入段的描述，例如.text.start输入段在源文件start.S中的代码如下：

　　.section .text.start

　　.global _start

　　_start :

　　b start

　　arm-elf-ld -Ttimer.lds -o timer_elf header .o

　　这里就必须存在一个timer.lds的文件。

　　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。

　　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。

　　/* 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。

　　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：

　　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。

　　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。

　　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

　　adr r0, _start /* r0是代码的当前位置 */

　　/* 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,UGG BOOTS, _TEXT_BASE /* 测试判断是从Flash启动，还是RAM */

　　/* 此句执行的结果r1始终是0x33FF80000，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) */

　　cmp 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。

　　OUTPUT_FORMAT("elf32littlearm", "elf32littlearm", "elf32littlearm")

　　;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 ; 从0x0位置开始

　　. = 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

　　*(.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

　　__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

　　}

　　请问这个从load address 到running address的加载过程是谁来完成呢，是不是bootloader（stage 1）根据相应的地址来完成这个加载过程呢？

　　Blog作者的回复:

　　是的

　　你好：读了你的文章，很受启发。但是有个地方不大明白，就是如果程序中只有main.o 那么我是不是可以使用AT命令指定加载段为4096,那么是什么程序将main.o存放在存储器的4096的位置而不是放在存储器的0位置？是用烧写程序吗？

　　Blog作者的回复:

　　在bin文件按照这个lds脚本连接时，main.o就会被放到bin中从头开始的4096偏移位置处（假定bin就按这个lds连接），之后把整个bin烧到flash中。

　　S3C2410基础实验--实验四：arm-linux-ld2009-04-29 20:55在开始后续实验之前，我们得了解一下arm-linux-ld连接命令的使用。在上述实验中，我们一直使用类似如下的命令进行连接：

　　arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 crt0.o led_on_c.o -o led_on_c_tmp.o

　　我们看看它是什么意思：-o选项设置输出文件的名字为led_on_c_tmp.o；“--Ttext 0x00000000”设置代码段的起始地址为0x00000000；这条指令的作用就是将crt0.o和led_on_c.o连接成led_on_c_mp.o可执行文件，此可执行文件的代码段起始地址为0x00000000。

　　我们感兴趣的就是“Ttext”选项！进入LINK目录，link.s代码如下：

　　1 .text

　　2 .global _start

　　3 _start:

　　4 b step1

　　5 step1:

　　6 ldr pc, =step2

　　7 step2:

　　8 b step2

　　Makefile如下：

　　1 link:link.s

　　2 arm-linux-gcc -c -o link.o link.s

　　3 arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 link.o -o link_tmp.o

　　4 # arm-linux-ld -Ttext 0x30000000 link.o -o link_tmp.o

　　5 arm-linux-objcopy -O binary -S link_tmp.o link

　　6 arm-linux-objdump -D -b binary -m arm link >ttt.s

　　7 # arm-linux-objdump -D -b binary -m arm link >ttt2.s

　　8 clean:

　　9 rm -f link

　　10 rm -f link.o

　　11 rm -f link_tmp.o

　　实验步骤：

　　1．进入目录LINK，运行make生成arm-linux-ld选项为“-Ttext 0x00000000”的反汇编码ttt.s

　　2．make clean

　　3．修改Makefile：将第4、7行的“#”去掉，在第3、6行前加上“#”

　　4.运行make生成arm-linux-ld选项为“-Ttext 0x30000000”的反汇编码ttt2.s

　　link.s程序中用到两种跳转方法：b跳转指令、直接向pc寄存器赋值。我们先把在不同“Ttext”选项下，生成的可执行文件的反汇编码列出来，再详细分析这两种不同指令带来的差异。

　　ttt.s： ttt2.s

　　0: eaffffff b 0x4 0: eaffffff b 0x4

　　4: e59ff000 ldr pc, [pc, #0] ; 0xc 4: e59ff000 ldr pc, [pc, #0] ; 0xc

　　8: eafffffe b 0x8 8: eafffffe b 0x8

　　c: 00000008 andeq r0, r0, r8 c: 30000008 tsteq r0, #8 ; 0x8

　　先看看b跳转指令：它是个相对跳转指令，其机器码格式如下：

　　Cond 1 0 1 L Offset

　　[31:28]位是条件码；[27:24]位为“1010”时，表示B跳转指令，为“1011”时，表示BL跳转指令；[23:0]表示偏移地址。使用B或BL跳转时，下一条指令的地址是这样计算的：将指令中24位带符号的补码立即数扩展为32(扩展其符号位)；将此32位数左移两位；将得到的值加到pc寄存器中，即得到跳转的目标地址。我们看看第一条指令“b step1”的机器码eaffffff：

　　1． 24位带符号的补码为0xffffff，将它扩展为32得到：0xffffffff

　　2．将此32位数左移两位得到：0xfffffffc，其值就是-4

　　3．pc的值是当前指令的下两条指令的地址，加上步骤2得到的-4，这恰好是第二条指令step1的地址

　　各位不要被被反汇编代码中的“b 0x4”给迷惑了，它可不是说跳到绝对地址0x4处执行，绝对地址得像上述3个步骤那样计算。您可以看到b跳转指令是依赖于当前pc寄存器的值的，这个特性使得使用b指令的程序不依赖于代码存储的位置即不管我们连接命令中“--Ttext”为何，都可正确运行。

　　再看看第二条指令ldr pc, =step2：从反汇编码“ldr pc, [pc, #0]”可以看出，这条指令从内存中某个位置读出数据，并赋给pc寄存器。这个位置的地址是当前pc寄存器的值加上偏移值0，其中存放的值依赖于连接命令中的“--Ttext”选项。执行这条指令后，对于ttt.s，pc=0x00000008；对于ttt2.s， pc=0x30000008。于是执行第三条指令“b step2”时，它的绝对地址就不同了：对于ttt.s，绝对地址为0x00000008；对于ttt2.s，绝对地址为0x30000008。

　　ttt2.s上电后存放的位置也是0，但是它连接的地址是0x30000000。我们以后会经常用到“存储地址和连接地址不同”(术语上称为加载时域和运行时域)的特性：大多机器上电时是从地址0开始运行的，但是从地址0运行程序在性能方面总有很多限制，所以一般在开始的时候，使用与位置无关的指令将程序本身复制到它的连接地址处，然后使用向pc寄存器赋值的方法跳到连接地址开始的内存上去执行剩下的代码。在实验5、6中，我们将会作进一步介绍。

　　arm-linux-ld命令中选项“-Ttext”也可以使用选项“-Tfilexxx”来代替，在文件filexxx中，我们可以写出更复杂的参数来使用arm-linux-ld命令在实验6中，我们就是使用这种方法来指定连接参数的。

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