u-boot 启动流程---u-boot.lds

Posted 2020-11-02 kele-dad

5.1 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。

  1 /* 配置头文件，自动生成的，包含芯片SOC 相关的头文件 */
  2 #include <config.h>
  3 /* 主要是做一些 32位 和64 位的适配定义 */
  4 #include <asm/psci.h>
  5 /* 输出格式为 elf32-littlearm， */
  6 OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
  7 OUTPUT_ARCH(arm)    /* 输出架构为 ARM */
  8 /* 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。 */
  9 ENTRY(_start)        /* _start 就是汇编的起始函数 */
 10 /* SECTIONS 就是整个链接脚本的指定 */
 11 SECTIONS
 12 {
 13     /*     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；
 14         第二种是在链接脚本的SECTIONS开头用.=0x20000000来指定。
 15         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。
 16         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。
 17         若没有配置，则由此处指定*/
 18     . = 0x00000000;
 19 
 20     . = ALIGN(4);    /* 4字节对齐 */
 21     
 22     /* 代码段 */
 23     /* 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 */
 24     /* 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。 */
 25     .text :
 26     {
 27         /* 映像文件赋值起始地址，它在文件 arch/arm/lib/sections.c 中定义：
 28         * char __image_copy_start[0] __attribute__((section(".__image_copy_start")));*/
 29         *(.__image_copy_start)
 30         /* arch/arm/lib/vectors.S 里有一句：.section ".vectors"  */
 31         /* 这里的 vectors 是让 vector.S 链接的二进制文件的开头部分 */
 32         *(.vectors)
 33         CPUDIR/start.o (.text*)        /* 执行 start.S */
 34         *(.text*)    /* 其他代码 */
 35     }
 36 
 37     . = ALIGN(4);
 38     .rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) }    /* 只读数据段 */
 39 
 40     . = ALIGN(4);
 41     .data : {            /* 普通数据段，即可读写数据段 */
 42         *(.data*)
 43     }
 44 
 45     . = ALIGN(4);
 46 
 47     . = .;
 48 
 49     /* 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。 */
 50     /* 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。 */
 51     . = ALIGN(4);
 52     .u_boot_list : {
 53         KEEP(*(SORT(.u_boot_list*)));
 54     }
 55 
 56     . = ALIGN(4);
 57     
 58     /* UEFI 段 */
 59     .__efi_runtime_start : {
 60         *(.__efi_runtime_start)
 61     }
 62 
 63     .efi_runtime : {
 64         *(efi_runtime_text)
 65         *(efi_runtime_data)
 66     }
 67 
 68     .__efi_runtime_stop : {
 69         *(.__efi_runtime_stop)
 70     }
 71 
 72     .efi_runtime_rel_start :
 73     {
 74         *(.__efi_runtime_rel_start)
 75     }
 76 
 77     .efi_runtime_rel : {
 78         *(.relefi_runtime_text)
 79         *(.relefi_runtime_data)
 80     }
 81 
 82     .efi_runtime_rel_stop :
 83     {
 84         *(.__efi_runtime_rel_stop)
 85     }
 86     /* UEFI 段结束地方 */
 87     
 88     . = ALIGN(4);
 89 
 90     .image_copy_end :
 91     {
 92         *(.__image_copy_end)
 93     }
 94 
 95     /* .rel_dyn* 段 */
 96     /* .rel_dyn_start，.rel.dyn和.rel_dyn_end提供了程序的重定位支持 */
 97     /*重定位：
 98     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，
 99     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。
100     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。
101     然后搬移的时候由uboot自己计算一个地址来进行搬移。
102     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，
103     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。*/
104     .rel_dyn_start :
105     {
106         *(.__rel_dyn_start)
107     }
108 
109     .rel.dyn : {
110         *(.rel*)
111     }
112 
113     .rel_dyn_end :
114     {
115         *(.__rel_dyn_end)
116     }
117 
118     .end :
119     {
120         *(.__end)
121     }
122 
123     _image_binary_end = .;
124 
125     /*
126      * Deprecated: this MMU section is used by pxa at present but
127      * should not be used by new boards/CPUs.
128      */
129      /* MMU 表项 */
130     . = ALIGN(4096);
131     .mmutable : {
132         *(.mmutable)
133     }
134 
135 /*
136  * Compiler-generated __bss_start and __bss_end, see arch/arm/lib/bss.c
137  * __bss_base and __bss_limit are for linker only (overlay ordering)
138  */
139     /* bss 段，.bss节包含了程序中所有未初始化的全局变量 */
140     /* 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。*/
141     .bss_start __rel_dyn_start (OVERLAY) : {
142         KEEP(*(.__bss_start));
143         __bss_base = .;
144     }
145 
146     .bss __bss_base (OVERLAY) : {
147         *(.bss*)
148          . = ALIGN(4);
149          __bss_limit = .;
150     }
151 
152     .bss_end __bss_limit (OVERLAY) : {
153         KEEP(*(.__bss_end));
154     }
155 
156     /* 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： */
157     .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； */
158     .dynbss : { *(.dynbss) }    /* 动态未初始化数据表`dynamic bss`; */
159     .dynstr : { *(.dynstr*) }    /* 动态字符串表`dynamic string`，用于保存符号名的字符串表; */
160     .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； */
161     .plt : { *(.plt*) }            /* 程序连接表`Procddure Linkage Table`，是实现动态链接的必要数据； */
162     .interp : { *(.interp*) }    /* 解释器`interpreter`的缩写 */
163     .gnu.hash : { *(.gnu.hash) }    
164     .gnu : { *(.gnu*) }
165     .ARM.exidx : { *(.ARM.exidx*) }    
166     .gnu.linkonce.armexidx : { *(.gnu.linkonce.armexidx.*) }
167     /*.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。 */
168 }

5.2 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：

 1 cmd_u-boot := arm-linux-ld.bfd   -pie  --gc-sections -Bstatic  --no-dynamic-linker -Ttext 0x0 -o u-boot 
 2             -T u-boot.lds arch/arm/cpu/arm920t/start.o --start-group  
 3             arch/arm/cpu/built-in.o  
 4             arch/arm/cpu/arm920t/built-in.o  
 5             arch/arm/lib/built-in.o  
 6             board/samsung/common/built-in.o  
 7             board/samsung/jz2440/built-in.o  
 8             cmd/built-in.o  common/built-in.o  
 9             disk/built-in.o  drivers/built-in.o  
10             drivers/dma/built-in.o  
11             drivers/gpio/built-in.o  
12             drivers/i2c/built-in.o  
13             drivers/mtd/built-in.o  
14             drivers/mtd/nand/built-in.o  
15             drivers/mtd/onenand/built-in.o  
16             drivers/mtd/spi/built-in.o  
17             drivers/net/built-in.o  
18             drivers/net/phy/built-in.o  
19             drivers/pci/built-in.o  
20             drivers/power/built-in.o  
21             drivers/power/battery/built-in.o  
22             drivers/power/domain/built-in.o  
23             drivers/power/fuel_gauge/built-in.o  
24             drivers/power/mfd/built-in.o  
25             drivers/power/pmic/built-in.o  
26             drivers/power/regulator/built-in.o  
27             drivers/serial/built-in.o  
28             drivers/spi/built-in.o  
29             drivers/usb/common/built-in.o  
30             drivers/usb/dwc3/built-in.o  
31             drivers/usb/emul/built-in.o  
32             drivers/usb/eth/built-in.o  
33             drivers/usb/gadget/built-in.o  
34             drivers/usb/gadget/udc/built-in.o  
35             drivers/usb/host/built-in.o  
36             drivers/usb/musb-new/built-in.o  
37             drivers/usb/musb/built-in.o  
38             drivers/usb/phy/built-in.o  
39             drivers/usb/ulpi/built-in.o  
40             env/built-in.o  
41             fs/built-in.o  
42             lib/built-in.o  
43             net/built-in.o  
44             test/built-in.o  
45             test/dm/built-in.o 
46             --end-group arch/arm/lib/eabi_compat.o  arch/arm/lib/lib.a -Map u-boot.map;
47             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：