lds连接文件讲解

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。 看一个简单的例子：（摘自《2410完全开发》） /* 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： （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。 （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 */     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, _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 } u-boot.lds决定了u-boot可执行映像的连接方式，以及各个段的装载地址（装载域）和执行地址（运行域）。 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，前者用来命名这个段，后者用来确定代码中的什么部分放在这个段，以下是对这个描述中的一些关键字的解释。 secname：段名 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） start：是段的重定位地址，本段连接（运行）的地址，如果代码中有位置无关指令，程序运行时这个段必须放在这个地址上。start可以用任意一种描述地址的符号来描述。 AT（ldadr）：定义本段存储（加载）的地址，如果不使用这个选项，则加载地址等于运行地址，通过这个选项可以控制各段分别保存于输出文件中不同的位置。 例： /*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，但它的运行地址在0x30000000，运行之前需要从0x1000（加载地址处）复制到0x30000000（运行地址处），此过程也就需要读取flash，把程序拷贝到相应位置才能运行。这就是存储地址和运行地址的不同，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。 装载地址－－－》运行之前各段的地址 运行地址－－－》运行时各段的地址 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 -oxy.o。 既然程序有了两种地址，就涉及到一些跳转指令的区别。 ARM汇编中，常有两种跳转方法：b跳转指令、ldr指令向PC赋值。 要特别注意这两条指令的意思： （1）bstep：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）ldrpc, =step ：该指令是一个伪指令编译后会生成以下代码： ldrpc,0x30008000 <0x30008000> step是从内存中的某个位置（step）读出数据并赋给PC，同样依赖当前PC的值，但是偏移量是step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。 （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： relocate:/* 把U-Boot重新定位到RAM*/ 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的值算出这条指令中"_start"的值，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)*/ ldrr1, _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，因为此值是链接指定的*/ cmpr0, r1 /* 比较r0和r1，调试的时候不要执行重定位*/   下面是u-boot-1.3.4的u-boot.lds（/cpu/arm920t/），简单分析如下： OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm") /*指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端 */ /*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm","elf32-arm", "elf32-arm")*/ OUTPUT_ARCH(arm)   /* 指定输出文件的平台体系是ARM */ ENTRY(_start)             /*指定可执行映像文件的起始段的段名是_start*/ SECTIONS { /*指定可执行image文件的全局入口点，通常这个地址都放在ROM(flash)0x0位置。必须使编译器知道这个地址，通常都是修改此处来完成*/ . = 0x00000000;         /* 起始地址为0x00000000 */ . = ALIGN(4);             /* 字对齐，即就是4字节对齐*/ .text :                          /* 代码段*/ { cpu/arm920t/start.o (.text)                  /* 代码段第一部分代码*/ board/fs2410/lowlevel_init.o (.text)     /* 代码段第二部分，这段由自己添加，由于在编译连接时发现，lowlevel_init.o代码段总是被连接在4kB之后，导致start.s执行到该段代码时，总是无法找到这段代码（注明：从nandflash启动才会存在这个问题）。*/ *(.text)                        /*其余代码段*/ } . = ALIGN(4); .rodata : { *(.rodata) } /* 只读数据段，所有的只读数据段都放在这个位置*/ . = ALIGN(4); .data : { *(.data) }       /* 可读写数据段，所有的可读写数据段都放在这里*/ . = 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) } /* u_boot_cmd段，所有的u-boot命令相关的定义都放在这个位置，因为每个命令定义等长，所以只要以__u_boot_cmd_start为起始地址进行查找就可以很快查找到某一个命令的定义，并依据定义的命令指针调用相应的函数进行处理用户的任务*/ __u_boot_cmd_end = .;   /*u_boot_cmd段结束位置，由此可以看出，这段空间的长度并没有严格限制，用户可以添加一些u-boot的命令，最终都会在连接是存放在这个位置。*/ . = ALIGN(4); __bss_start = .;               /*把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置*/ .bss (NOLOAD) : { *(.bss) } /*指定bss段，这里NOLOAD的意思是这段不需装载，仅在执行域中才会有这段*/ _end = .;                         /*把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置*/ }       上面start.o中的代码装载地址和运行地址都为0x00000000,但是在start.o中会有一个u-boot自拷贝及重定位过程，start.o执行到最后时，整个u-boot已经被复制到了内存的TEXT_BASE(0x33f80000)位置，开始执行下面的跳转语句： ldr pc, _start_armboot  /*将标号_start_armboot的值传给pc，实际上是将start_armboot函数的首地址传给pc但是此时的start_armboot应该是在内存中，因为start_armboot一定是在4kB之后，而nandflash4kB之后的代码是无法直接访问的，必须先读入内存。而这时候u-boot的代码已经被拷贝并重定位到内存中，所以此处加在到pc的地址应当是内存中的地址，即33f800之后的某一地址*/ _start_armboot: .word start_armboot