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  • s3c2440代码重定位和段的引入——学以致用,综合Makefile的锻炼

    对于2440而言,nand启动,nand的前4k内容由硬件复制到sram。

    nor flash,可以像内存一样读,但是不能像内存一样写,执行写操作需要特殊的操作。

    程序中包含有需要写的全局或者静态变量,它们在bin文件中,写在nor flash上,直接修改这样的变量是无效的。

    到底什么意思呢?还是看例子比较有说服力。

    在学习C语言的过程中,我们或多或少知道一些东西,c/c++可执行文件需要预处理,编译,汇编,连接。

    程序有text段,data段,bss段,rodata段等等,今天,就和它们来个亲密接触吧。

    还是先说上面的问题吧,看例子:

    在之前的程序代码基础上,启动代码增加自动识别是nand还是nor启动:

        /* 设置内存: sp 栈 */
        /* 分辨是nor/nand启动
         * 写0到0地址, 再读出来
         * 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动
         * 否则就是nor启动
         */
        mov r1, #0
        ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */
        str r1, [r1] /* 0->[0] */ 
        ldr r2, [r1] /* r2=[0] */
        cmp r1, r2   /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */
        ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */
        ldreq sp, =4096  /* nand启动 */
        streq r0, [r1]   /* 恢复原来的值 */

    nor flash启动,写入和读出不会相等,即执行ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */

    而nand启动,由于写入读出都相等,会执行

    ldreq sp, =4096 /* nand启动 */
    streq r0, [r1] /* 恢复原来的值 */

    上面也说了,由于nor flash 的特性,导致像内存一样读可以,可是写操作需要特殊处理,后面的例子你将会看到按内存方式直接写nor flash是无效的。

    start.S:

    .text
    .global  _start
    
    _start:
        /* 关闭看门狗 */
        ldr r0, =0x53000000
        ldr r1, =0
        str r1, [r0]
    
        /* 设置内存: sp 栈 */
        /* 分辨是nor/nand启动
         * 写0到0地址, 再读出来
         * 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动
         * 否则就是nor启动
         */
        mov r1, #0
        ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */
        str r1, [r1] /* 0->[0] */ 
        ldr r2, [r1] /* r2=[0] */
        cmp r1, r2   /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */
        ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */
        ldreq sp, =4096  /* nand启动 */
        streq r0, [r1]   /* 恢复原来的值 */
    
        bl SystemInit
        //调用main函数
        bl main
    
    halt:
        b halt
    View Code

    main.c:

    #include "s3c2440_gpio.h"
    #include "s3c2440_soc.h"
    #include "uart.h"
    #include "init.h"
    unsigned char glob_a='a';
    unsigned char glob_b='b';
    
    const char p=1;
    char *q="char *q";
    
    static int golb_c;
    static int golb_d;
    
    int glob_e=1;
    int glob_f;
    void SystemInit(void)
    {
        //配置LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF 
        *(volatile unsigned int *)0x4C000000=0xFFFFFFFF;
        //CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8
        *(volatile unsigned int *)0x4C000014=0x5;
        //协处理指仿
        __asm__(
        "mrc    p15, 0, r1, c1, c0, 0
    "        /* 读出控制寄存噿*/ 
        "orr    r1, r1, #0xc0000000
    "          /* 设置为“asynchronous bus mode‿*/
        "mcr    p15, 0, r1, c1, c0, 0
    "        /* 写入控制寄存噿*/
        );
        /* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0) 
         *  m = MDIV+8 = 92+8=100
         *  p = PDIV+2 = 1+2 = 3
         *  s = SDIV = 1
         *  FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M
         */
        *(volatile unsigned int *)0x4C000004=(92<<12)|(1<<4)|(1<<0);
    }
    void Delay(uint32_t count)
    {
        while(count--);
    }
    int main(void)
    {
        
        uart_init();
        puts("Hello, world!
    
    ");
        //sdram_init();
    
        while (1)
        {
            putchar(glob_a);
            glob_a++;
            Delay(100000);
        }
        return 0;
    }

    注意,上面的红色部分,此前的代码我们都没有使用全局变量,这样加上之后,我们编译生成bin文件,其他文件夹都是前面例子的,其实这里只是使用了配置时钟,区分是nand还是nor启动以及前面的串口程序。把这个程序烧写在nand flash上运行,和我们想象中的一致,但是,烧写在nor flash 上,代码却和我们预想的不一致了。

    在nand 上 运行,串口会打印abcde。。。。

    在nor上运行,串口一直打印a!

    这是为什么呢?

    我们程序不是做了++处理吗?

    查看反汇编:

    Disassembly of section .data:
    
    00000800 <__data_start>:
     800:    00006261     andeq    r6, r0, r1, ror #4
    
    00000801 <glob_b>:
     801:    d0000062     andle    r0, r0, r2, rrx
    
    00000804 <q>:
     804:    000005d0     ldreqd    r0, [r0], -r0
    
    00000808 <glob_e>:
     808:    00000001     andeq    r0, r0, r1
    Disassembly of section .rodata:
    
    000005cc <p>:
     5cc:    00000001     andeq    r0, r0, r1
     5d0:    72616863     rsbvc    r6, r1, #6488064    ; 0x630000
     5d4:    00712a20     rsbeqs    r2, r1, r0, lsr #20
     5d8:    6c6c6548     cfstr64vs    mvdx6, [ip], #-288
     5dc:    77202c6f     strvc    r2, [r0, -pc, ror #24]!
     5e0:    646c726f     strvsbt    r7, [ip], #-623
     5e4:    000d0a21     andeq    r0, sp, r1, lsr #20
    Disassembly of section .bss:
    
    0000080c <golb_c>:
     80c:    00000000     andeq    r0, r0, r0
    
    00000810 <golb_d>:
     810:    00000000     andeq    r0, r0, r0
    
    00000814 <glob_f>:
     814:    00000000     andeq    r0, r0, r0
    Disassembly of section .comment:
    
    00000000 <.comment>:
       0:    43434700     cmpmi    r3, #0    ; 0x0
       4:    4728203a     undefined
       8:    2029554e     eorcs    r5, r9, lr, asr #10
       c:    2e342e33     mrccs    14, 1, r2, cr4, cr3, {1}
      10:    47000035     smladxmi    r0, r5, r0, r0
      14:    203a4343     eorcss    r4, sl, r3, asr #6
      18:    554e4728     strplb    r4, [lr, #-1832]
      1c:    2e332029     cdpcs    0, 3, cr2, cr3, cr9, {1}
      20:    00352e34     eoreqs    r2, r5, r4, lsr lr
      24:    43434700     cmpmi    r3, #0    ; 0x0
      28:    4728203a     undefined
      2c:    2029554e     eorcs    r5, r9, lr, asr #10
      30:    2e342e33     mrccs    14, 1, r2, cr4, cr3, {1}
      34:    47000035     smladxmi    r0, r5, r0, r0
      38:    203a4343     eorcss    r4, sl, r3, asr #6
      3c:    554e4728     strplb    r4, [lr, #-1832]
      40:    2e332029     cdpcs    0, 3, cr2, cr3, cr9, {1}
      44:    00352e34     eoreqs    r2, r5, r4, lsr lr

    这个我们知道了一点(上面例子的第一个static给个非零初始值就更好了,但我不想开虚拟机了,没动手的你可要试试哦),全局或者静态变量初始化为0或者不初始化的都放在.bss段,初始化了的全局或者静态变量放在.data段,const修饰的变量放在.rodata段,.comment段是注释段,比如上面的注释前面几个机器码,我们可以看出它注释的是编译器是gnu gcc。(如果你感兴趣可以全部打出来看看注释信息,采用的UE查看的)

    小端模式,所以是反着输入的。

     然后就应该是Makefile了,上面的代码需要连接一个data段,否则生成的bin文件会非常大。

    .PHONY:clean
    objcts :=start.o main.o init.o uart.o s3c2440_gpio.o
    sdram.bin:$(objcts)
        arm-linux-ld -Ttext 0 -Tdata 0x800 $^ -o sdram.elf
        arm-linux-objcopy -O binary -S sdram.elf $@
        arm-linux-objdump -S -D sdram.elf > sdram.dis
    %.o:%.c
        arm-linux-gcc -o $@ -c -g $<
    %.o:%.S
        arm-linux-gcc -o $@ -c -g $<
    clean:
        -rm *.bin *.o *.elf *.dis

    是不是发现好像makefile变了,是的,是时候加进一步了,之前为了不附加难度,都是使用的最基本的方式书写Makefile,现在熟悉了2440大部分裸机代码了,就该写出点其他的make了。这个Makefile还不是最终版,有潜藏bug,后面再说怎么进一步优化。其中增加了一个连接地址

    -Tdata 0x800
    这是把数据段从0x800开始存储。为什么要从0x800开始连接数据段呢?
    先看看我们没有指定这个选项的时候:
    可以看到这个bin文件的大小居然有30多k,而我们的代码是非常小的,这显然是不正常的,我们加上连接时指定数据段地址之后:
    这样之后,我们发现文件的大小就比较好接受了。这个数据段地址,需要根据实际情况调整,这里只是演示作用。

     好的,现在回到Makefile:

    Makefile命令中的带有-(减号)时,表示忽略错误,继续执行make。
    @:使命令在被执行前不被回显。

    这里主要说明-(减号):

    .PHONY:clean

    app:main.o

            gcc -o app main.o

    main.o:main.c

            gcc -c main.c

    clean:

            rm *.o

            rm app

    main函数只有一个printf函数,此时执行make

    .PHONY:clean 
    app:main.o 
        gcc -o app main.o 
    main.o:main.c 
        gcc -c main.c  
    clean: 
        -rm *.o  
        rm app

    关于2440上面的那个Makefile,在我之前的随笔中是有说明的,

    Makefile学习之路——2

    Makefile 7——自动生成依赖关系 三颗星

    看了这两篇之后,你就会知道上面的Makefile存在什么潜在bug。

    我们的2440依赖了一个头文件(s3c2440_soc.h),而这个头文件是没有对应源文件的,这样更改这个头文件之后,必须make clean之后,再make才能确保是最新的,如果更改了这个头文件,还是直接make,那么make是不会响应你最新改动的,所以需要我们使用sed指令来进行Makefile的书写,也就是上面的Makefile7所说明的东西。

    以前学过了的东西,一定要试着拿在实验或者项目上应用,否则,学那么不使用又有什么意义呢?

     Question:

    main函数中的

    char *q="char *q";

    q变量倒是存在.data段中,那么“char *q”这个字符串存放在哪里呢?后面的随笔会给出答案,其实这也是C语言中接触过的知识点。
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