uboot的编译及连接过程

前言

　　想读懂uboot的链接脚本，以及了解链接脚本的使用方法，需要掌握以下基本知识。

1、gcc程序段介绍

　　一个可执行程序主要包含text段(代码)，data段(初始化的全局变量)，以及bss段(未初始化的全局变量)。局部变量是在运行过程中分配的，不占用可执行程序的大小。下面举一个例子说明

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

int a = 0;            //全局未初始化变量，系统默认赋值成０,bss段，4个字节
int b = 5, c = 6; //全局已初始化变量, data段，8个字节

int main()
{
int i = 0; //局部变量

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

return 0;
}

　　将上面代码保存成main.c，并将其编译成.o文件：

arm-fsl-linux-gnueabi-gcc -c main.c

，-c参数说明只进行编译不进行链接。然后使用以下命令查看各种段的大小

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#

　　可以看到代码段大小120个字节，data段大小8个字节（变量b和c的大小），bss段的大小4个字节（变量a的大小），可执行程序的总大小为120+8+4=132。局部变量i，是在代码运行的时候分配的，不影响bin文件的大小！

2、链接脚本的使用

　　为了说明uboot的编译及链接过程，这里写两个简单的汇编源文件，然后使用自己写的链接脚本将它们链接起来。两个源文件分别是mystart.s，mylowlevel_init.s，链接脚本是myboot.lds，其内容及注释如下。

　　mystart.s汇编文件内容如下：

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

reset:
mov r0, r1
bl mytest  /*在另一个文件中定义*/
mov r1, r2
mov r2, r3
mov r3, r4
loop:
b loop

　　mylowlevel_init.s汇编文件内容如下：

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

　　myboot.lds链接脚本内容如下：

SECTIONS
{
/********************************************
*编译地址从0地址开始，
*这个地址可以使用连接器的-Ttext参数重新修改，
*在uboot里面是重新定位到了TEXT_BASE这个内存地址。
********************************************/
. = 0x00000000;

/******************************************
*代码段，把mystart.o放在最前面，其他.o的顺序
*不管，使用* (.text)通配！
******************************************/
.text : {
mystart.o
* (.text)
}

/*****************************************
*已经初始化的全局变量
******************************************
.data : {
* (.data)
}

/****************************************
*未初始化全局变量，这里放两个标号bss_start
*和bss_end,在程序中可以引用，比如可以用来
*计算整个二进制文件的大小。
****************************************/
.bss_start = .;
.bss : {
* (.bss)
}
.bss_end = .;
}

　　然后使用如下命令就可以对以上两个源文件进行编译和链接：

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  //使用链接脚本进行链接
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#

　　链接完成后生成myboot文件，该文件格式为ELF，需要使用如下命令将其转换成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文件的内容，如：

hexdump -C myboot.bin

，对比链接前后的差异。如果想在开发板上跑起来，还需要根据具体的cpu，将myboot.bin制作成相应的格式（一般在前面加个一个头），cpu的类型千千万万种，这里不说了，具体格式应该查看该cpu的datasheet。