装配中的搬迁答案

【问题标题】：Relocation in assembly装配中的搬迁
【发布时间】：2013-03-18 07:02:45
【问题描述】：

我有一个用汇编语言编写的裸机 ARM 的启动代码，我正试图了解它是如何工作的。该二进制文件被写入一些外部闪存中，并在启动时将其自身的一部分复制到 RAM 中。尽管我读了wikipedia entry，但在这种情况下我仍然没有完全理解重定位的概念。 RAM 映射到低地址窗口，闪存映射到高地址窗口。有人能解释一下为什么我们在这里测试链接寄存器的值吗？

/* Test if we are running from an address, we are not linked at */
       bl check_position
 check_position:
        mov     r0, lr                  
        ldr     r1, =check_position
        cmp     r0, r1                  /* ; don't relocate during debug */
        beq     relocated_entry

【问题讨论】：

感谢您的两个出色回答！如果我能做到，我会接受这两个，因为一个解释了代码的目标（JTAG 程序加载器假设是正确的），第二个解释了它是如何工作的。

标签： assembly arm bare-metal

【解决方案1】：

我的猜测是应用程序从 ram 运行，并且在调试应用程序时，作者可能使用某种引导加载程序和/或 jtag 将测试应用程序直接加载到 ram 中，因此没有理由复制和运行（这可能会导致崩溃）。

您会这样做的另一个原因是避免无限循环。例如，如果您想从闪存启动（通常必须）但从 ram 执行，那么最简单的方法是将整个闪存或整个闪存块复制到 ram，然后分支到 ram 的开头。当你这样做时，意味着你再次点击“将应用程序复制到 ram 和分支”循环，以避免第二次（这可能会让你崩溃），你有某种我是从 flash 运行这个循环还是不测试。

【讨论】：

【解决方案2】：

谁能解释一下为什么我们在这里测试链接寄存器的值？

bl check_position 将把PC+4 的值放在链接寄存器中，并将控制权转移给check_position 也是PC 相关的。^{bl at ARM} 到目前为止，一切都是PC 相关的。

ldr r1,=check_position 从 文字池 中获取一个值。^Ref1 实际代码如下所示，

  ldr r1,[pc, #offset]
...
  offset:
    .long check_position   # absolute address from assemble/link.

所以R0 包含PC 相对版本，R1 包含绝对组装版本。在这里，它们进行了比较。您还可以使用算术计算差异，然后如果非零，则 branch 到它；或者可能将代码复制到它的绝对目的地。^Ref2 如果代码在链接地址运行，则R0和R1是相同的。这是pseudo code 的一些bl。

 mov lr,pc               ; pc is actually two instruction ahead.
 add pc,pc,#branch_offset-8

关键是BL 所做的一切都基于PC，包括lr 的更新。我们可以使用mov R0,PC，而不是使用这个技巧，除了PC 提前8 个字节。另一种选择是使用adr R0,check_position，这将使汇编程序为我们完成所有地址数学运算。

 /* Test if we are running from an address, we are not linked at */
 check_position:
    adr    r0, check_position
    ldr    r1, =check_position
    cmp    r0, r1                  /* ; don't relocate during debug */
    beq    relocated_entry

ARMv6 版本可能如下所示，

 /* Test if we are running from an address, we are not linked at */
 check_position:
    adr    r0, check_position
    movw   r1, #:lower16:check_position
    movt   r1, #:upper16:check_position
    cmp    r0, r1                  /* ; don't relocate during debug */
    beq    relocated_entry

在这两种情况下，代码都更直接，缩小了一个字，并且不会覆盖lr 寄存器，因此它可以用于其他目的。

Ref1: 请参阅 gnu-assembler 手册中的 Arm op-codes 和 .ltorg
Ref2: 这正是 Linux head.S 正在为ARM。

编辑：我检查了 ARM ARM，PC 显然是当前指令 +8，这说明了为什么代码是这样的。我认为adr 版本更直接和可读，但adr 伪操作不常用，因此人们可能不熟悉它。

【讨论】：