U-Boot重定位程式碼分析 （學習u-boot時網上搜到的一篇文章，感覺挺給力的）

概述

重定位（relocate）代碼將BootLoader自身由Flash複製到SDRAM，以便跳轉到SDRAM執行。之所以需要進行重定位是因為在Flash中執行速度比較慢，而系統複位後總是從0x00000000地址取指。

重定位代碼，位於/U-Boot/cpu/s3c44b0/start.S ：

relocate: /* relocate U-Boot to RAM
*/

adr r0, _start /* r0 <- current position of code
*/

ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM
*/

cmp r0, r1 /* don't reloc during debug
*/

beq stack_setup

ldr r2, _armboot_start

ldr r3, _bss_start

sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot
*/

add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address
*/

copy_loop:

ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0]
*/

stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */

cmp r0, r2 /* until source end address [r2]
*/

ble copy_loop

以上代碼首先判斷是否需要進行重定位，如果需要的話首先確定複製的源基址、源大小和目標基址，然後以r3 ~ r13為媒介，將BootLoader複製到SDRAM中。

分析

copy_loop很容易理解，這裡主要分析relocate處的前兩條指令：

1. adr r0, _start

adr是一條偽指令，彙編器總是試圖為它產生add/sub這樣的指令，（在這裡）以pc為基址裝載目標寄存器。以下是arm-elf-objdump產生的反組譯碼代碼：

c700048: e24f0050 sub r0, pc, #80
; 0x50

e24f0050是指令對應的機器碼，c700048是存放該機器碼的地址（十六進位表示）。這個地址是怎麼來的呢？在/U-Boot/config.mk中有問題的答案：

LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)

上面的宏指定串連時的命令列參數，-Ttext設定了.text段的地址，而TEXT_BASE在/U-Boot/board/.../config.mk中定義為0x0C700000。這些資訊最後都以硬式編碼方式記錄在程式映像檔案中，程式的入口_start
= TEXT_BASE = 0x0C700000 ：

Disassembly of section .text:

0c700000 <_start>:

c700000: ea00000a b c700030 <reset>
...

但是，程式映像是燒寫到Flash中並開始執行的，而Flash的地址從0x00000000開始。於是，程式映像的第一條指令對齊到0x00000000處。相應的，這條adr指令的地址應對齊到0x00000048處，執行後r0等於0。

2. ldr r1, _TEXT_BASE

以下是arm-elf-objdump產生的反組譯碼代碼：

c70004c: e51f1034 ldr r1, [pc, #-52]
; c700020 <_TEXT_BASE>

由此可見，這裡的ldr並不是簡單的將_TEXT_BASE地址處的4位元組裝載到r1，而同樣是以pc為基址計算得到源地址的。這裡的pc = 0x4c + 8 = 0x54，於是該指令把0x54
– 52 = 0x20處的4位元組（即TEXT_BASE，亦即0x0C700000）裝載到r1。

3. 源大小的確定

通過上面的分析，我們已經有了一個概念：程式的實際執行地址與串連時指定的載入地址可能是不一樣的。我們已經得到BootLoader代碼開始的運行時開始地址，存放於r0，還需要計算它的運行時結束位址。運行時結束位址 =
運行時開始地址 + 程式碼片段大小。程式碼片段大小由.bss段的期望開始地址 - .text段的期望開始地址獲得。

小結

通過串連時的-Ttext選項，將.text段的地址寫入程式碼到程式映像中。雖然程式映像在Flash中執行，其實際執行地址與期望執行地址不一致，但在relocate之前，通過以pc為基址進行相對定址，使得這些代碼的執行與其實際裝載的地址無關