学习uboot前奏之hardware-arm基础知识[s3c2440]

一直想利用S3C2440系统的学习uboot和linux内核，但是一直没有坚持下来，之前都是学习零碎的知识，因为没有记录下来，后来基本都忘了，现在想把他们记录下，希望能坚持下去。
下面是ARM汇编的点灯程序，以及汇编后内容。这一篇内容旨在学习下一些基本但是后面会用到的ARM知识

.text.global _start_start:                 ldr     r0, =0x56000010     @ WATCHDOG寄存器地址            mov     r1, #0x0                                 str     r1, [r0]            @写入0，禁止WATCHDOG，否则CPU会不断重启            LDR     R0,=0x56000050      @ R0设为GPFCON寄存器。此寄存器                                        @ 用于选择端口F各引脚的功能：            MOV     R1,#0x00001500      @0x1500设置GPF4,5,6为输出            STR     R1,[R0]                                                    @ 设置GPF4,5,6为输出口,            LDR     R0,=0x56000054      @ R0设为GPFDAT寄存器，控制灯的亮灭            MOV     R1,#0x00000000                  STR     R1,[R0]            MAIN_LOOP:            B       MAIN_LOOP

下面是对应的汇编后的程序

00000000 <_start>:   0:   e59f0020    ldr r0, [pc, #32]   ; 28 <.text+0x28>   4:   e3a01000    mov r1, #0  ; 0x0   8:   e5801000    str r1, [r0]   c:   e59f0018    ldr r0, [pc, #24]   ; 2c <.text+0x2c>  10:   e3a01c15    mov r1, #5376   ; 0x1500  14:   e5801000    str r1, [r0]  18:   e59f0010    ldr r0, [pc, #16]   ; 30 <.text+0x30>  1c:   e3a01000    mov r1, #0  ; 0x0  20:   e5801000    str r1, [r0]00000024 <MAIN_LOOP>:  24:   eafffffe    b   24 <MAIN_LOOP>  28:   56000010    undefined  2c:   56000050    undefined  30:   56000054    undefined

LDR

大范围地址读取伪指令，用于加载32位立即数或一个地址值到指定寄存器，在汇编编译源程序时被替换成合适的指令，若加载的数没有超过MOV或者MVN范围，则可用之代替LDR,否则汇编器将常量放入子池，并使用一条程序相对的LDR指令读出量。

            ldr     r0, =0x56000010     @ WATCHDOG寄存器地址            mov     r1, #0x0  

被汇编成

            0:   e59f0020    ldr r0, [pc, #32]   ; 28 <.text+0x28>            4:   e3a01000    mov r1, #0  ; 0x0            28:   56000010    undefined            2c:   56000050    undefined            30:   56000054    undefined

可以看出
ldr r0, =0x56000010，立即数被放到字池中，并利用根据pc指针做相对位移取出立即数

位置无关代码

位置无关代码，即该段代码无论放在内存的哪个地址，都能正确运行。究其原因，是因为代码里没有使用绝对地址，都是相对地址。

位置无关的写法:

• B指令
  B指令接受一个相对地址，因此在汇编里用B跳转到一个标号时，实际编译的结果是个相对跳转。
  相对地址有个范围限制，即目标不能太远，一般目标放在同一个文件里是肯定可以的。
  _start:
  b _reset
  _reset:
  …

• BL
  BL用于调用函数，也是一个相对跳转

• ADR
  获取标号的地址，在编译时会使用PC+偏移的方式得到该位置的地址。例如，当TEXT_BASE是0时
  SMRDATA可能被放在0x100的位置，当TEXT_BASE为0x30000000时放在0x30000100的位置。使用ADR
  总能获取正确的位置，与程序的加载地址无关。

    ADR R0, SMRDATASMRDATA:    .word  0x22111120     .word  0x00002F50     .word  0x00000700 (相应的, LDR Rn, =LABEL是位置相关的)

• LDR
  当加标号时，LDR可以用于伪指令，也可以真指令。
  真指令: (标号前不加=号，表示取标号处的值)

    LDR R0,  SDRDATA

实际被编译为LDR R0, [PC, #NN]，其中NN是目标的相对距离

伪指令: (标号前加=号，取标号的地址)
LDR R0, = SDRDATA
实际编译的时候的时候，会在某位置存处SDRDATA的值，然后用一个LDR取出来。
显然，用LDR时，加不加=号有很大区别。
无=号：取该标号处的值，位置无关
有=号：取该标号的地址，位置相关

举例分析

例1：中断向量跳转

_start:        b       reset    ldr    pc, _undefined_instruction    ldr    pc, _software_interrupt    ldr    pc, _prefetch_abort    ldr    pc, _data_abort    ldr    pc, _not_used    ldr    pc, _irq    ldr    pc, _fiq_undefined_instruction:    .word undefined_instruction_software_interrupt:    .word software_interrupt_prefetch_abort:    .word prefetch_abort_data_abort:        .word data_abort_not_used:        .word not_used_irq:            .word irq_fiq:            .word fiq

其中，

ldr pc, _irq，由于没加=号，表示取值_irq处的值放在pc里 (位置无关)_irq:  .word irq ，表示_irq存放的值是irq的绝对地址(位置有关)

例2:

bl  main ; 位置无关ldr pc, =main; 把main的地址放在pc，位置相关

例3: 静态变量

_MAGIC_NUM:    .word 0x12345678取值    LDR  R0, _MAGIC_NUM  ; 位置无关

例4: 存放标号绝对地址(绝对地址是编译的时候已经固定)

_OS_Running_p:    .word  OS_Runing

则_OS_Running_p存放的是标号OS_Running的绝对地址

例5: 显式LDR和隐式LDR
以给某C中的变量的g_num赋值为例
(1) 使用伪指令LDR，即为隐式
LDR R0, =g_num @取g_num的地址到R0
MOV R1, #10
STR R1, R0
(2) 显式赋值
先定义一个变量p_g_num，用于保存g_num的地址

p_g_num:    .word   g_num   @ g_num的绝对地址然后赋值    LDR R0, p_g_num    MOV R1, #10    STR R1,  R0

显然，两者其实一样，伪指令被展开后其实就是(2)的样子。
不同点在于：在多次引用的时候，如果使用伪指令，则会有多个临时定义。所以，
在多次引用的时候应该使用显式定义。

例6: 使用LinkScript中的变量
这种情形和例5相同
1) LinkScript中定义了两个位置

{    __bss_start = .;    .bss : { *(.bss) }    _end = .;}

2) 定义两个变量，用于存处这两个位置

.globl _bss_start_bss_start:    .word __bss_start.globl _bss_end_bss_end:    .word _end

3) 使用这两个位置

    ldr    r0, _bss_start        /* find start of bss segment        */    ldr    r1, _bss_end        /* stop here                        */