uboot中start.s与lowlevel_init.s中绝对地址与相对地址

解释说明：

我们的程序是放在Flash中的，这里面的地址我们叫做加载地址，当然是从0x0这个地址开始的。而程序中所用的标号编译时都是基于_TEXT_BASE 地址，我们称为连接或运行地址，这时，加载地址和运行地址不相同，所以要求我们在代码还没有搬移到_TEXT_BASE（0x3eff8000 ）这个位置以前是不能使用这些标号的，如果直接使用这些标号，程序就飞了，只有程序运行在SDRAM中时，才可以使用这些标号，因为0x3eff8000在SDRAM中。

在看uboot的源码中，在启动阶段，有两段代码自己没有理解到位，现在记录下来。

1. 在/cpu/arm920t/start.s中（部分）：

   adr     r0, _start

    ldr      r1, _TEXT_BASE            @//0x3eff8000

    cmp  r0, r1

    blne  xxxx

    ...

2. 在/board/../lowlevel_init.s中

    ldr    r0, =SMRDATA

    ldr    r1, _TEXT_BASE

    sub  r0, r0, r1

    ...

_TEXT_BASE是定义的一个字变量0x3eff8000，存放代码在内存中重定位的首地址。

在1中，是比较_start的地址与0x3eff800地址是否相等。

在2中，是求SMRDATA标签的地址与0x3eff800的差值，也就是0x00000000的相对位置。

    因为在代码连接的时候，整个代码都已经确定了被定向到首地址0x3eff8000位置，并且_start又是入口地址。所以按道理来说，_start的地址值应该是0x3eff8000，并且SMRDATA的地址应该是0x3eff8000+offset的值。但是事实却不是。

    区别在于adr 与 ldr的寻址方式。

adr的寻址方式是： 在当前pc值加减一定小范围的值（具体多少不记得了），所以它得到的地址，是与程序运行的实际环境相关的。在代码1中，因为这是从nand启动，所以nand的前4K放在了arm的内置4Ksdram里面运行了。所以这时PC的值只可能在0x0000-0x1000这个地址空间了。所以代码1中的r0的值不会超过0x1000.

ldr的寻址方式是：取label中的绝对地址。这个绝对地址在程序被连接(link)的时候就已经确定了的。证据： 因为ldr是伪指令（看arm 指令手册解释），如果地址是无法用循环右移得到的，编译时会在段尾（在没有.ltrog的时候）自动补上一个字存放这个地址，然后ldr换位pc加偏移寻址（书上有介绍）。所以，这个地址其实在编译连接时就确定了。所以代码2中取"=SMRDATA"的绝对地址，应该是0x3eff8000加上偏移的值。

所以代码2的意思是，这个时候因为这段代码运行在arm的内置4Ksdram里面，首地址是重0x00000000开始，所以必须要将=SMRDATA的绝对值减去重定向的首地址,才能到的相对于0x0地址的位置。

看了一下lowlevel_init.s里面的代码，发现最难懂的地方当属这里了:

ldr     r0, =SMRDATAldrr1, _TEXT_BASEsubr0, r0, r1ldrr1, =BWSCON/* Bus Width Status Controller */add     r2, r0, #13*4

 

 

第一条语句是获取SMRDATA的地址，SMRDATA的定义在此文件的末尾。第二条语句是获取_TEXT_BASE的值，在start.s中，这个值被定义为CONFIG_SYS_TEXT_BASE。而CONFIG_SYS_TEXT_BASE在目标板目录的config.mk中定义，然后在根目录的config.mk中的以下语句中被包含进来。

LDFLAGS_u-boot += -Bstatic -T $(obj)u-boot.lds $(PLATFORM_LDFLAGS)ifneq ($(CONFIG_SYS_TEXT_BASE),)LDFLAGS_u-boot += -Ttext $(CONFIG_SYS_TEXT_BASE)endif

 

然后查看u-boot.lds文件，就知道整个u-boot最后都被编译到CONFIG_SYS_TEXT_BASE这个地址之后，包括代码段、数据段等内容。所以SMRDATA也必定是在这个地址之后。而第三句话就是计算SMRDATA相对于CONFIG_SYS_TEXT_BASE的偏移量。接下来的两句就是把控制寄存器的地址赋给r1，将SMRDATA的结束地址赋给r2。

计算好地址之后，后面的代码是一个循环，按照预先的设计设定每个BANK的属性。

 

刚开始看这个代码的时候不理解为什么要计算偏移量，后来在网上查了一些资料才逐渐明白。这个涉及到芯片的启动过程。现以上面的SDRDATA为例进行说明。

首先使用objdump –d lowlevel_init.o进行反汇编，查看这一部分代码被预编译为以下内容。

lowlevel_init.o:     file format elf32-littlearmDisassembly of section .text:00000000 <_TEXT_BASE>:   0:33f80000 .word0x33f8000000000004 :   4:e59f0020 ldrr0, [pc, #32]; 2c    8:e51f1010 ldrr1, [pc, #-16]; 0 <_TEXT_BASE>   c:e0400001 subr0, r0, r1  10:e3a01312 movr1, #1207959552; 0x48000000  14:e2802034 addr2, r0, #52; 0x34  18:e4903004 ldrr3, [r0], #4  1c:e4813004 strr3, [r1], #4  20:e1520000 cmpr2, r0  24:1afffffb bne18   28:e1a0f00e movpc, lr  2c:00000030 .word0x0000003000000030 :  30:2211d120 .word0x2211d120  34:00000700 .word0x00000700  38:00000700 .word0x00000700  3c:00000700 .word0x00000700  40:00001f4c .word0x00001f4c  44:00000700 .word0x00000700  48:00000700 .word0x00000700  4c:00018005 .word0x00018005  50:00018005 .word0x00018005  54:008e0459 .word0x008e0459  58:00000032 .word0x00000032  5c:00000030 .word0x00000030  60:00000030 .word0x00000030

 

可知SMRDATA的地址就是当前PC值偏移32，在实际运行的时候就是lowlevel的入口地址加32。

再在根目录下使用objdump –d u-boot就可以查到最终的生成文件中lowlevel_init的入口地址了，由于在链接的时候指定了代码段的首地址为0x33f80000，所以lowlevel的入口地址是代码段的首址加上一个偏移量，这样就可以算出SMRDATA的地址就是0x33f80000+lowlevel_init入口的偏移量+SMRDATA本身的段内偏移量。查看uboot根目录底下的System.map文件可知lowlevel_init的地址是0x33f80bf0，SMRDATA的地址是0x33f80c1c。

 

弄清楚了这些地址之后再回到开头的问题，arm9在上电的时候如果硬件跳线选择的是从NAND FLASH启动的话，会将NAND FLASH开头的4K内容拷贝到一个叫“stepping stone”的空间中，其首地址是0x0。假设执行到了lowlevel_init里面，还是按照原来的地址去寻找SMRDATA的话，那肯定就找不到了，因为这个时候的代码是运行在0x0~0x00001000这个地址内的，应该去找0x00000c1c这个地址才是正确的。