五、u-boot 启动流程---u-boot.lds
6.1 u-boot.lds 链接脚本分析
uboot 编译出来的第一个链接脚本就是执行 u-boot.lds 链接脚本,去掉里面无用的和没有定义的,进行分析。
/* 配置头文件,自动生成的,包含芯片SOC 相关的头文件 */
#include <config.h>
/* 主要是做一些 32位 和64 位的适配定义 */
#include <asm/psci.h>
/* 输出格式为 elf32-littlearm, */
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm) /* 输出架构为 ARM */
/* 用来指定整个程序的入口地址,所谓入口地址就是整个程序的开头地址,可以认为就是整个程序的第一句指令。有点像C语言中的main。 */
ENTRY(_start) /* _start 就是汇编的起始函数 */
/* SECTIONS 就是整个链接脚本的指定 */
SECTIONS
{
/* 指定程序的链接地址有2种方法:一种是在Makefile中ld的flags用-Ttext 0x20000000来指定;
第二种是在链接脚本的SECTIONS开头用.=0x20000000来指定。
两种都可以实现相同效果。这两种技巧是可以共同配合使用的,也就是说既在链接脚本中指定也在ld flags中用-Ttext来指定。两个都指定以后以-Ttext指定的为准。
uboot的最终链接起始地址就是在Makefile中用-Ttext 来指定的,注意 TEXT_BASE 变量。最终来源是 Makefile 中配置对应的命令中,在make xxx_config时得到的。
若没有配置,则由此处指定*/
. = 0x00000000; . = ALIGN(); /* 4字节对齐 */ /* 代码段 */
/* 在代码段中,必须注意文件的排列顺序,这些顺序会影响编译的时候这些 .o 文件在生成的u-boot.bin 中的排列顺序 */
/* 指定必须放在前面部分的那些文件就是那些必须安排在前4KB内的文件,这些文件中的函数在前4KB会被调用。在后面第二部分(4KB之后)中调用的程序,前后顺序就无所谓了。 */
.text :
{
/* 映像文件赋值起始地址,它在文件 arch/arm/lib/sections.c 中定义:
* char __image_copy_start[0] __attribute__((section(".__image_copy_start")));*/
*(.__image_copy_start)
/* arch/arm/lib/vectors.S 里有一句:.section ".vectors" */
/* 这里的 vectors 是让 vector.S 链接的二进制文件的开头部分 */
*(.vectors)
CPUDIR/start.o (.text*) /* 执行 start.S */
*(.text*) /* 其他代码 */
} . = ALIGN();
.rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) } /* 只读数据段 */ . = ALIGN();
.data : { /* 普通数据段,即可读写数据段 */
*(.data*)
} . = ALIGN(); . = .; /* 在u-boot的linker_list.h中通过宏定义,让编译器在编译阶段生成了一些顺序链表.u_boot_list*,链接阶段顺序存放到这个.u_boot_list节中。 */
/* u-boot启动过程中,会从这个节读取模块驱动,命令行支持的命令等。 */
. = ALIGN();
.u_boot_list : {
KEEP(*(SORT(.u_boot_list*)));
} . = ALIGN(); /* UEFI 段 */
.__efi_runtime_start : {
*(.__efi_runtime_start)
} .efi_runtime : {
*(efi_runtime_text)
*(efi_runtime_data)
} .__efi_runtime_stop : {
*(.__efi_runtime_stop)
} .efi_runtime_rel_start :
{
*(.__efi_runtime_rel_start)
} .efi_runtime_rel : {
*(.relefi_runtime_text)
*(.relefi_runtime_data)
} .efi_runtime_rel_stop :
{
*(.__efi_runtime_rel_stop)
}
/* UEFI 段结束地方 */ . = ALIGN(); .image_copy_end :
{
*(.__image_copy_end)
} /* .rel_dyn* 段 */
/* .rel_dyn_start,.rel.dyn和.rel_dyn_end提供了程序的重定位支持 */
/* 重定位:
在老的uboot中,如果我们想要uboot启动后把自己拷贝到内存中的某个地方,只要把要拷贝的地址写给TEXT_BASE即可,
然后boot启动后就会把自己拷贝到TEXT_BASE内的地址处运行,在拷贝之前的代码都是相对的,不能出现绝对的跳转,否则会跑飞。
在新版的uboot里,TEXT_BASE的含义改变了。它表示用户要把这段代码加载到哪里,通常是通过串口等工具。
然后搬移的时候由uboot自己计算一个地址来进行搬移。
新版的uboot采用了动态链接技术,在lds文件中有__rel_dyn_start和__rel_dyn_end,这两个符号之间的区域存放着动态链接符号,
只要给这里面的符号加上一定的偏移,拷贝到内存中代码的后面相应的位置处,就可以在绝对跳转中找到正确的函数。*/
.rel_dyn_start :
{
*(.__rel_dyn_start)
} .rel.dyn : {
*(.rel*)
} .rel_dyn_end :
{
*(.__rel_dyn_end)
} .end :
{
*(.__end)
} _image_binary_end = .; /*
* Deprecated: this MMU section is used by pxa at present but
* should not be used by new boards/CPUs.
*/
/* MMU 表项 */
. = ALIGN();
.mmutable : {
*(.mmutable)
} /*
* Compiler-generated __bss_start and __bss_end, see arch/arm/lib/bss.c
* __bss_base and __bss_limit are for linker only (overlay ordering)
*/
/* bss 段,.bss节包含了程序中所有未初始化的全局变量 */
/* 由链接指令(OVERLAY)可见,.bss_start与__rel_dyn_start,.bss与__bss_base,.bss_end与__bss_limit是重叠的。*/
.bss_start __rel_dyn_start (OVERLAY) : {
KEEP(*(.__bss_start));
__bss_base = .;
} .bss __bss_base (OVERLAY) : {
*(.bss*)
. = ALIGN();
__bss_limit = .;
} .bss_end __bss_limit (OVERLAY) : {
KEEP(*(.__bss_end));
} /* 其他段,这些节都是在编译链接时自动生成的,主要用于动态链接或调试使用: */
.dynsym _image_binary_end : { *(.dynsym) } /* 动态符号表`dynamic symbol`,但与`.symtab`不同,`.dynsym`只保存动态链接相关的符号,而`.symtab`通常保存了所有的符号; */
.dynbss : { *(.dynbss) } /* 动态未初始化数据表`dynamic bss`; */
.dynstr : { *(.dynstr*) } /* 动态字符串表`dynamic string`,用于保存符号名的字符串表; */
.dynamic : { *(.dynamic*) } /* 保存了动态链接所需要的基本信息,例如依赖哪些共享对象,动态链接符号表的位置,动态链接重定位表的位置,共享对象初始化代码的地址等; */
.plt : { *(.plt*) } /* 程序连接表`Procddure Linkage Table`,是实现动态链接的必要数据; */
.interp : { *(.interp*) } /* 解释器`interpreter`的缩写 */
.gnu.hash : { *(.gnu.hash) }
.gnu : { *(.gnu*) }
.ARM.exidx : { *(.ARM.exidx*) }
.gnu.linkonce.armexidx : { *(.gnu.linkonce.armexidx.*) }
/*.gnu.hash .gnu .ARM.exidx`和`.gnu.linkonce.armexidx`是针对`arm`体系专门生成的段,用于调试时函数调用的`backtrace`,如果不需要调试,则可以不用这两段。 */
}
6.2 其他
在 u-boot 的编译过程中会生成 3 个符号表文件:
- u-boot.map
- u-boot.sym
- System.map
可以通过查看 .uboot.cmd 显示 uboot 编译链接的数据:
cmd_u-boot := arm-linux-ld.bfd -pie --gc-sections -Bstatic --no-dynamic-linker -Ttext 0x0 -o u-boot
-T u-boot.lds arch/arm/cpu/arm920t/start.o --start-group
arch/arm/cpu/built-in.o
arch/arm/cpu/arm920t/built-in.o
arch/arm/lib/built-in.o
board/samsung/common/built-in.o
board/samsung/jz2440/built-in.o
cmd/built-in.o common/built-in.o
disk/built-in.o drivers/built-in.o
drivers/dma/built-in.o
drivers/gpio/built-in.o
drivers/i2c/built-in.o
drivers/mtd/built-in.o
drivers/mtd/nand/built-in.o
drivers/mtd/onenand/built-in.o
drivers/mtd/spi/built-in.o
drivers/net/built-in.o
drivers/net/phy/built-in.o
drivers/pci/built-in.o
drivers/power/built-in.o
drivers/power/battery/built-in.o
drivers/power/domain/built-in.o
drivers/power/fuel_gauge/built-in.o
drivers/power/mfd/built-in.o
drivers/power/pmic/built-in.o
drivers/power/regulator/built-in.o
drivers/serial/built-in.o
drivers/spi/built-in.o
drivers/usb/common/built-in.o
drivers/usb/dwc3/built-in.o
drivers/usb/emul/built-in.o
drivers/usb/eth/built-in.o
drivers/usb/gadget/built-in.o
drivers/usb/gadget/udc/built-in.o
drivers/usb/host/built-in.o
drivers/usb/musb-new/built-in.o
drivers/usb/musb/built-in.o
drivers/usb/phy/built-in.o
drivers/usb/ulpi/built-in.o
env/built-in.o
fs/built-in.o
lib/built-in.o
net/built-in.o
test/built-in.o
test/dm/built-in.o
--end-group arch/arm/lib/eabi_compat.o arch/arm/lib/lib.a -Map u-boot.map;
true
-pic
和-pie
,一个用于动态库的位置无关,一个用于动态可执行文件的位置无关。
-Ttext 用于指定指定链接的起始地址
-T u-boot.lds
指定了链接使用的脚本文件,实际上,在这个脚本文件的.text
节开始前同样也指定了起始地址:
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