ARM裸板开发：04_MMU 链接地址与运行地址不一致时，（SDRAM）初始化程序地址无关码问题的分析

ARM裸板开发过程，程序的链接地址设置为为0x30000000，而前期的启动代码以及相关硬件的初始化代码需要在内部iRAM（steppingstone，起始地址0x0）的4K中运行。链接地址与运行地址（程序启动后PC从0x0位置执行）不一致时，不能出现位置相关代码。文中主要针对 SDRAM 初始化程序地址无关码问题进行了简单的分析。

（本文的由来是我在学习韦东山系列 ARM 裸板开发过程遇到的一个问题所引发的。在虚拟内存（MMU）操作部分，他提到了 SDRAM 初始化过程应该用位置无关的代码实现，方式是直接对SDRAM的寄存器组赋常量值。不过在解释为什么这样实现就是位置无关的过程，并没有解释清楚，带着这样的疑问便有了以下的分析过程。）

 

1、位置相关的初始化过程

下面的初始化过程，由于使用数组存储常量值而产生了位置相关的代码。

　　　　　　　　　　　　　　　

对于数组常量初始值的声明unsigned long const mem_cfg_val，不论此处是否有const关键字，数组元素均作为常量存储在常量数据区（两者反汇编代码完全一致）。初始化代码的反汇编如下：

　　　　　　　　　　　　　　 

通过分析这部分代码可知，数组中的常数变量的起始地址存储在地址为0x30000100内存中，即300002d0。该地址处的内容如下图示，可见其与上述C代码的数组常量值保持一致。上面大括号处的代码则完成了将这些常量值从常量数据区copy到栈区的过程。这个过程之所以是位置相关的，关键代码在于 ldr    r3, [pc, #136]    ; 30000100 <first+0x100>

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2、位置无关的初始化过程

下面是位置无关的初始化代码。该过程通过直接将初始值写入寄存器的方式，避免了对常量值的单独存储，直接将其融入代码段的二进制指令中。

　　　　　　　　　　　　　　　

反汇编之后，如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

通过分析可知，该初始化代码主要通过 r0, r1, r2, r3, ip 等5个寄存器来存放初始值并完成写入SDRAM寄存器组的任务。首个初始值的赋值操作，str r1, [r3]，即p[0] = 0x22011110;为了将 0x22011110 存入 r1，共使用了3条汇编指令。由于ARM指令长度4字节的限制，不能直接对 r1 赋值为 0x22011110。其他操作与 r1 的过程类似。

整个初始化的过程并未出现对常量初始值在内存区绝对寻址的过程，故该初始化过程是位置无关的。