结合PXA270 Bootloader实例详细分析ARM映象文件
时间:2009-05-26 来源:cumann
最近花了一个月的时间终于把PXA270的板子Bootloader 部分整出来了,颇费周折;其中的很长一段时间,一直被ARM可执行程序的执行机理迷惑:搞不懂ARM的映象文件组成、代码重定位、地址重映射remap等,网上查了N多资料看了N多技术帖子总算整清楚。如今写出来整理一下思路,也为其它初始进入ARM系统设计的兄弟们提供点资料借鉴,少走些弯路是好。
ARM学习过程中,初学者最难突破的应当是ARM映象文件形态和ARM启动代码分析了,本文将以我的Bootloader源码为例,力求作个透彻分析。 如下给出我的开发环境: ² Cpu:INTEL PXA270 (ARM V5TE) ² Board:INTEL MAINSTONE 2 ² Memory:64MByte SDRAM,32MByte NorFlash(Inte E28F128),32MByte NandFlash ² Cross-complier:cross_3.3.2 一、关于映象文件和load region和execute region: 1. ARM映象文件组成 我们在ADS中编译源代码文件后的生成文件有两个:.axf和.bin文件。.bin文件是二进制格式执行文件,它才是真正可下载到FLASH中运行的;.axf文件是ADS的调试文件,利用UltraEdit查看其二进制代码,可以发现.axf其实是在.bin文件基础上增加文件头标识、文件尾表示(U-boot中的mkimage工具在映象文件中加入64kbyte的文件头,以供U-Boot识别)、再插入ADS的调试符号。打开ADS的调试器,可对.axf文件调试。 2. ARM映象文件加载域(load region)、运行域(execute region) 看了很多ARM教材这方面都没怎么涉及,有的书本提到感觉始终太过术语话,不太好明白。这里我首先对些关键概念做个简单名词解释,相信大家一看就懂: ² RO:Read-only
RW:Read-write.
ZI:Zero-initialized ² 段(Section):描述映像文件的代码或数据块。 ² 输入段(input section):它包含着代码,初始化数据或标记了在应用程序运行之前必须要初始化为0的一段内存。 ² 输出段(output section):它包含了一系列具有相同的RO,RW或ZI属性的输入段。 ² 域(Regions):在一个映像文件中,一个域包含了1至3个输出段。1个或多个域(一般是一个)组织在一起,就构成了最终的映像文件。 ² 加载时地址:是指映像文件位于存储器(在该映像文件没有运行时,如FLASH)中的地址。 ² 运行时地址:是指映像文件在运行时的地址(映象文件内存中运行)。 其实举个实例来分析:我的源代码编译后生成的二进制zybootloader.bin文件就是一个域,打开ADS的”Realese Settings”标签页“listing”,选中“Image map””Symbols”,编译生成目标文件时,ADS就会生成映象、符号的地址表。观察发现它由三个输出段组成:RO、RW、ZI,各输出段大小如图: 二、 源代码详细分析 说了这么多,拿我自己的Bootloader启动代码来给大家分析一下,就再清楚不过的了。 Bootloader在进入C代码运行之前,先经历一些代码位置无关的顺序初始化例程: ² 获取外部目标头文件,声明外部变量 ² 主程序入口,定义中断向量表,跳转到复位异常 ² 设置处理器工作模式为SVC,并禁止中断(bootloader运行过程中一直都要禁止) ² 初始化GPIO、内存控制寄存器 ² 初始化电源管理寄存器,设置CPU工作频率时钟 ² 为六大中断分配堆栈空间 以上步骤大家结合datasheet可以对照看懂。 最后一步,最最关键的啦,Bootloader将要做个“乾坤大挪移”动作,然后对ZI区清零: Step 1:复制RO到SDRAM,程序将无缝切换到SDRAM空间运行; Step 2:复制RW到SDRAM,这里包括已初始化的全局变量;并且对ZI段未初始化的全局变量全部清零!OK,现在程序可以安全跳入C主函数运行了!下图为两步的示意图,其中: |Image$$RO$$Base| ; RO段起始地址 |Image$$RO$$Limit| ; RO段结束地址加1 |Image$$RW$$Base| ; RW段起始地址 |Image$$RW$$Limit| ; RW段结束地址加1 |Image$$ZI$$Base| ; ZI段起始地址 |Image$$ZI$$Limit| ; ZI段结束地址加1 编译器从R0_base 和RW_base来得到这些地址。
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源代码详细分析:
;/************************************************************************ / 500)this.width=500;" border=0>
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