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位置无关码

2016-06-12 14:40 246 查看

ARM下的位置无关和相关码

[b]为什么需要位置无关码?[/b]

[b]　　见:
[/b]

[b]　　U-BOOT详解[b][b]([b][b]什么是《编译地址》？什么是《运行地址》？[/b])[/b][/b]http://bbs.21ic.com/forum.php?mod=viewthread&tid=857037&typeid=114[/b][/b]

[b]ARM位置无关代码设计规范[/b]'target='_blank'>http://wenku.baidu.com/view/5ef25b890b4c2e3f562763a8.html[/b]
位置无关可执行文件PIE包括位置无关代码PIC和位置无关数据PID两部分。
通常情况下，将bootloader程序下载到ROM的0x0地址进行启动（比如固化到NorFlash中）。然而在很多的设计中，比如将bootloader固化在NAND中，在系统复位后S3C2440A中NAND控制器自动读取NAND中存储的前4K的代码到s3c2440a中称之为
steppingstone的RAM中，steppingstone中的代码用进行一些非核心的硬件初始化，再将NAND中剩下的bootloader代码拷贝到RAM中运行。一般境况下两者的地址并不相同，程序在SDRAM中的地址重定位过程必须由程序员来完成。这样就有了位置无关代码的概念，指代码不在连接时制定的运行地址空间，也可以执行，它一段加载到任意地址空间都能执行的特殊代码。这样在steppingstone设计的代码要用位置无关设计。

位置无关代码可以用于以下场合：
1.程序在运行期间动态加载到内存；
2.程序在不同场合与不同程序组合后加载到内存（共享的动态链接库）；3.在运行期间不同地址相互之间的映射（如bootloader）

[b]怎么实现位置无关码?[/b]

{

　　1.位置无关的函数跳转

　　2.位置无关的常量访问

}

位置无关代码，即该段代码无论放在内存的哪个地址，都能正确运行。究其原因，是因为代码里没有使用绝对地址，都是相对地址。

而位置相关码，即它的地址与代码处于的位置相关，是绝对地址，如：movPC，#0xff；ldrpc，=0xffff等。

如果你的这段代码需要实现位置无关，那么你就不能使用绝对寻址指令，否则的话就是位置有关了。

一、位置无关的写法:

(1)B指令



B指令接受一个相对地址，因此在汇编里用B跳转到一个标号时，实际编译的结果是一个相对跳转。相对地址有个范围限制，即目标不能太远，一般目标放在同一个文件里是肯定可以的。OffsetmustIN32Mbit

_start:

b_reset

_reset:

...

(2)BL

BL用于调用函数，也是一个相对跳转,sameasBinstrction

(3)ADR

获取标号的地址，在编译时会使用PC+偏移的方式得到该位置的地址。例如，当TEXT_BASE是0时

SMRDATA可能被放在0x100的位置，当TEXT_BASE为0x30000000时放在0x30000100的位置。使用ADR

总能获取正确的位置，与程序的加载地址无关。

ADRR0,SMRDATA

SMRDATA:

.word0x22111120

.word0x00002F50

.word0x00000700

(相应的,LDRRn,=LABEL是位置相关的)

[b](4)LDR[/b]

当加标号时，LDR可以用于伪指令，也可以真指令。

真指令:(标号前不加=号，表示取标号处的值)

LDRR0,SDRDATA

实际被编译为LDRR0,[PC,#NN]，其中NN是目标的相对距离

伪指令:(标号前加=号，取标号的地址)

LDRR0,=SDRDATA

实际编译的时候的时候，会在某位置存处SDRDATA的值，然后用一个LDR取出来。

显然，用LDR时，加不加=号有很大区别。

无=号：取该标号处的值，位置无关

有=号：取该标号的地址，位置相关

[b](5)bl/b调用的c语言函数里面也不要使用全局变量,因为c里面的全局变量的地址是根据链接地址生成的.[/b]

　　见例7.

==================================================================================================================

举例分析

例1：中断向量跳转

_start:

breset

ldrpc,_undefined_instruction

ldrpc,_software_interrupt

ldrpc,_prefetch_abort

ldrpc,_data_abort

ldrpc,_not_used

ldrpc,_irq

ldrpc,_fiq

_undefined_instruction:.wordundefined_instruction

_software_interrupt:.wordsoftware_interrupt

_prefetch_abort:.wordprefetch_abort

_data_abort:.worddata_abort

_not_used:.wordnot_used

_irq:.wordirq

_fiq:.wordfiq

其中，

ldrpc,_irq，由于没加=号，表示取值_irq处的值放在pc里(位置无关)

_irq:.wordirq，表示_irq存放的值是irq的绝对地址(位置有关)

例2:

blmain;位置无关

ldrpc,=main;把main的地址放在pc，位置相关

例3:静态变量

_MAGIC_NUM:

.word0x12345678

取值

LDRR0,_MAGIC_NUM;位置无关

例4:存放标号绝对地址(绝对地址是编译的时候已经固定)

_OS_Running_p:

.wordOS_Runing

则_OS_Running_p存放的是标号OS_Running的绝对地址

例5:显式LDR和隐式LDR

以给某C中的变量的g_num赋值为例

(1)使用伪指令LDR，即为隐式

LDRR0,=g_num@取g_num的地址到R0

MOVR1,#10

STRR1,R0

(2)显式赋值

先定义一个变量p_g_num，用于保存g_num的地址

p_g_num:

.wordg_num@g_num的绝对地址

然后赋值

LDRR0,p_g_num

MOVR1,#10

STRR1,R0

显然，两者其实一样，伪指令被展开后其实就是(2)的样子。

不同点在于：在多次引用的时候，如果使用伪指令，则会有多个临时定义。所以，

在多次引用的时候应该使用显式定义。

例6:使用LinkScript中的变量

这种情形和例5相同

1)LinkScript中定义了两个位置

{

__bss_start=.;

.bss:{*(.bss)}

_end=.;

}

2)定义两个变量，用于存处这两个位置

.globl_bss_start

_bss_start:

.word__bss_start

.globl_bss_end

_bss_end:

.word_end

3)使用这两个位置

ldrr0,_bss_start/*findstartofbsssegment*/

ldrr1,_bss_end/*stophere*/

例7.bl/b调用的c语言函数里面也不要使用全局变量

inhead.sand*.c:

Reset:
ldrsp,=4096@设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈
bldisable_watch_dog@关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
blclock_init@设置MPLL，改变FCLK、HCLK、PCLK
blmemsetup@设置存储控制器以使用SDRAM
blnand_init@初始化NANDFlash




#defineWTCON(*(volatileunsignedlong*)0x53000000)

voiddisable_watch_dog(void)
{
WTCON=0;//关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可
}

#defineCLKDIVN(*(volatileunsignedlong*)0x4c000014)
voidclock_init(void)
{
CLKDIVN=0x03;//FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4,HDIVN=1,PDIVN=1
..
..
}

voidnand_init(void)
{
S3C2410_NAND*s3c2410nand=(S3C2410_NAND*)0x4e000000;
/*设置时序*/
s3c2440nand->NFCONF=(TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);
....
}

以上函数都没有使用到全局变量,一旦使用了全局变量,就不能作为位置无关码的一部分了.
比如bootloader启动的第一阶段,copy2ram的前面部分.必须是位置无关码





                                            

                                        

                        
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