嵌入式Linux入门基础知识 ---- 链接脚本、汇编语言、混合编程

链接脚本

什么是链接脚本？

程序链接时的参考文件，目的是描述输入文件中各段应该怎样被映射到输出文件，以及程序运行时的内存布局等

为什么需要链接脚本？

程序运行在OS之上时，不需要显式指定链接脚本，默认使用OS相关链接命令内置的脚本，可避免出错

程序运行在OS之下时，或者本身就是OS时，链接脚本就很重要。要根据实际环境去编写链接脚本才不容易出错

示例代码

ENTRY（helloworld）
SECTIONS
{
. = 0x00000000;
.text :{
*(.text)
}
. = ALIGN(32);
.data :{
*(.data)
}
. = ALIGN(32);
.bss: {
*(.bss)
}
　　 .haha: {
*(.haha)
　　}
}

点号(.)：位置计数器，代表当前位置。可以赋值。会自动动态增加

text, data, bss分别代表代码段、数据段和bss段，其实名字可随意命名，就像haha段

*(.text)的意思是所有目标文件的代码段都被链接到这个区域，也可以特别地指定某个目标文件出现在代码段的最前面

ALIGN(N)：数据和代码段对齐。例如 . = ALIGN(4)就是使位置计数器向高地址取最近4字节的整数倍。其实你也可以不使用，像上面那样，造成haha段地址紧跟着bss段，这时可能就会造成字节不对齐

ENTRY()命令是指定整个程序的入口地址，例如ENTRY(helloworld)就是指定hello world函数为整个程序入口地址。也就是说，helloworld就是出现在0x00000000地址上的那个函数

一些说明

在链接操作中，参数-Ttext的作用是指定该程序的运行基地址。也就是说，链接工具将目标文件链接到某地址上，并从此处执行

-verbose参数可以用来查看链接脚本

ARM汇编语言

注意事项

ARM的通用寄存器R0 ~ R12随你怎么用

R13负责保存堆栈地址，SP

R14负责保存程序返回地址，LR

R15负责记录程序地址，PC

CPSR程序状态寄存器，判断程序是否溢出、负数，也包含当前处理器模式

示例代码

.arch armv7                         # 选择目标体系结构，这里指定编译后生成armv7体系结构的代码
.global helloworld                  # 若想在外部文件里引用函数或变量，就要用.global声明，相当于C语言extern

.equ REG_FIFI, 0x50000020　　　　　　 # 相当于C语言宏定义，这里是指串口地址

.text　　　　　　　　　　　　　　　　　　 # 从当前位置开始的内容被归并到代码段中
.align 2　　　　　　　　　　　　　　　　  # 在ARM下，.align后面的数是以幂出现的，这里指按4字节对齐

helloworld:
ldr r1, =REG_FIFO　　　　　　　　　# 将常量写入寄存器中，即将串口地址存储到r1中
adr r0, .L0　　　　　　　　　　　　 # 将相对地址写入寄存器中，这里使r0指向helloworld字符串的首地址

.L2:
ldrb r2, [r0], #0x1　　　　　　　　# b的意思是ldr一个字节的数据，这里意思是把r0的内容的一个字节写到r2,然后r0值加1。即使r2指向'h',r0指向'e'
str r2, [r1]　　　　　　　　　　　　# 将寄存器值存储到另一个寄存器所指向的内存地址中。这里把r2的值存到r1中，即把'h'通过串口打印到屏幕上
cmp r2, #0x0　　　　　　　　　　　　# 将两个数相减，影响CPSR的零标志位，从而影响判断条件的执行
bne .L2　　　　　　　　　　　　　　　# 如果r2 != 0，跳到.L2，即执行循环。 不等于0说明还没有到达字符串结尾，因为字符串最后是'\0'

.L1:
b .L1

.align 2

.L0:
.ascii "helloworld\n\0"　　　　　　# 用于在内存中定义字符串，这里定义“helloworld\n”字符串

伪指令不一定以.开头，例如ldr, adr

伪指令与编译器相关，不同编译器的伪指令集可能不同，这里是gcc编译器，换了一种编译器不一定能完全兼容

混合编程

说明

汇编语言和C语言混合编程要遵守约定的标准，叫过程调用标准(Procedure Call Standard)，简称PCS

ARM过程调用标准叫APCS

示例代码

文件start.s:

.arch armv7
.global _start

.equ REG_FIFO, 0x50000020

.text
.align 2

_start:
ldr r0, =REG_FIFO　　　　　　　　　 # r0, r1这两个值就是传给helloworld的参数
adr r1, .L0
bl helloworld　　　　　　　　　　　　# bl的作用和b医院，只是多了保存程序返回地址的功能

.L1:
b .L1

.align 2
.L0:
.ascii "helloworld\n\0"

文件helloworld.c:

int helloworld(unsigned int *addr, const char *p) { while(*p) { *addr = *p++; }; return 0; }

AAPCS中规定，发生函数调用时，函数的参数保存在ARM核心寄存器的R0 ~ R3中，如果参数多余3个，则剩下的参数保存在堆栈中

在代码中，调用helloworld之前，给R0和R1赋的值就是传给helloworld的参数

因此，helloworld返回int型值，这个返回值会保存到R0中，如果返回的是64位的值，将由R0，R1同时保存

最后编译的时候使用命令

arm-elf-ld -e _start -Ttext 0x0 start.o hello world.o -o helloworld

运行成功，这里-e命令是说以_start函数为程序入口函数，也可以在链接脚本里用ENTRY(_start)指定。