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u-boot中.lds連接腳本檔案的分析

對於.lds檔案，它定義了整個程式編譯之後的連接過程，決定了一個可執行程式的各個段的存儲位置。
先看一下GNU官方網站上對.lds檔案形式的完整描述︰
SECTIONS {
...
secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr )
  { contents } >region :phdr =fill
...
}

secname和contents是必須的，其他的都是可選的。下面挑幾個常用的看看︰
1、secname︰段名
2、contents︰決定哪些內容放在本段，可以是整個目標檔案，也可以是目標檔案中的某段（程式碼段、數據段等）
3、start︰本段連接（執行）的位址，如果沒有使用AT（ldadr），本段存儲的位址也是start。GNU網站上說start可以用任意一種描述位址的符號來描述。
4、AT（ldadr）︰定義本段存儲（加載）的位址。

看一個簡單的例子︰（摘自《2410完全開發》）
/* nand.lds */
SECTIONS {
firtst 0x00000000 : { head.o init.o }
second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }
}

以上，
head.o放在0x00000000位址開始處，init.o放在head.o後面，他們的執行位址也是0x00000000，即連接和存儲位址相同（沒有AT指定）；
main.o放在4096（0x1000，是AT指定的，存儲位址）開始處，但是它的執行位址在0x30000000，執行之前需要從0x1000（加載處）複製到0x30000000（執行處），此過程也就用到了讀取Nand flash。
這就是存儲位址和連接（執行）位址的不同，稱為加載時域和執行時域，可以在.lds連接腳本檔案中分別指定。

編寫好的.lds檔案，在用arm-linux-ld連接命令時帶-Tfilename來調用執行，如
arm-linux-ld   Tnand.lds x.o y.o   o xy.o。

也用-Ttext參數直接指定連接位址，如
arm-linux-ld   Ttext 0x30000000 x.o y.o   o xy.o。

既然程式有了兩種位址，就涉及到一些跳轉指令的區別
ARM彙編中，常有兩種跳轉方法︰b跳轉指令、ldr指令向PC賦值。我自己經過歸納如下︰
（1）b step1 ︰b跳轉指令是相對跳轉，倚賴當前PC的值，偏移量是透過該指令本身的bit[23:0]算出來的，這使得使用b指令的程式不倚賴於要跳到的程式碼的位置，只看指令本身。
（2）ldr pc, =step1 ︰該指令是從內存中的某個位置（step1）讀出數據並賦給PC，同樣倚賴當前PC的值，但是偏移量是那個位置（step1）的連接位址（執行時的位址），所以可以用它實現從Flash到RAM的程式跳轉。
（3）此外，有必要回味一下adr偽指令，U-boot中那段relocate程式碼就是透過adr實現當前程式是在RAM中還是flash中。仍然用我當時的註釋︰

relocate: /* 把U-Boot重新定位到RAM */
    adr r0, _start /* r0是程式碼的當前位置 */
/* adr偽指令，彙編器自動透過當前PC的值算出 如果執行到_start時PC的值，放到r0中︰
當此段在flash中執行時r0 = _start = 0；
當此段在RAM中執行時_start = _TEXT_BASE(在board/smdk2410/config.mk中指定的值為0x33F80000，即u-boot在把程式碼拷貝到RAM中去執行的程式碼段的開始) */
    ldr r1, _TEXT_BASE /* 測試判斷是從Flash啟動，還是RAM */
/* 此句執行的結果r1始終是0x33FF80000，因為此值是又編譯器指定的(ads中設定，或-D設定編譯器參數) */
    cmp r0, r1 /* 比較r0和r1，調試的時候不要執行重定位 */

    下面，結合u-boot.lds看看一個正式的連接腳本檔案。
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
  ;指定輸出可執行檔案是elf格式,32位ARM指令,小端
OUTPUT_ARCH(arm)
  ;指定輸出可執行檔案的平台為ARM
ENTRY(_start)
  ;指定輸出可執行檔案的起始程式碼段為_start.
SECTIONS
{
        . = 0x00000000    ; 從0x0位置開始
        . = ALIGN(4)    ; 程式碼以4位元組對齊
        .text :    ; 指定程式碼段
        {
          cpu/arm920t/start.o (.text)  ; 程式碼的第一個程式碼部分
          *(.text)    ; 其它程式碼部分
        }
        . = ALIGN(4)
        .rodata : { *(.rodata) }  ; 指定只讀數據段
        . = ALIGN(4);
        .data : { *(.data) }   ; 指定讀/寫數據段
        . = ALIGN(4);
        .got : { *(.got) }   ; 指定got段, got段式是uboot自定義的一個段, 非標準段
        __u_boot_cmd_start = .   ; 把__u_boot_cmd_start賦值為當前位置, 即起始位置
        .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }; 指定u_boot_cmd段, uboot把所有的uboot命令放在該段.
        __u_boot_cmd_end = .  ; 把__u_boot_cmd_end賦值為當前位置,即結束位置
        . = ALIGN(4);
        __bss_start = .   ; 把__bss_start賦值為當前位置,即bss段的開始位置
        .bss : { *(.bss) }  ; 指定bss段
        _end = .   ; 把_end賦值為當前位置,即bss段的結束位置
}