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ARM映像文件
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1.ELF格式文件的结构
1.1映像文件组成部分
**一个映像文件有一个或多个域组成
**每个域包含一个或多个输出段
**每个输出段包含一个或多个输入段
**各输入段中包含了目标文件中的代码和数据
输入段中包含了四类内容:代码、已经初始化的数据、未经初始化的存储区域、内容初始化成0的存储区域。每个输入段有相应的属性,可以为只读的(RO)、可读写的(RW)以及初始化成0的(ZI)。ARM连接器根据个输入段的属性将这些输入段分组,再组成不同的输出段及域。
一个输出段中包含了一系列的具有相同的RO、RW和ZI属性的输入段。输出段的属性与其中包含的输入段的属性相同。在一个输出段的内部,各输入段是按照一定的规则排序的,这将在1.3节油详细地介绍。
一个域中包含1-3个输出段,其中个输出段的属性各不相同。各输出段的排列顺序是由其属性决定的。其中RO属性的输出段排在最前面,其次是RW属性的输出段,最后是ZI属性的输出段。一个域通常映射到一个物理存储器上,如ROM或RAM。
1.2ARM映像文件各组成部分的地址影射
ARM映像文件各组成部分在存储系统中的地址有两种:一种是映像文件位于存储器中时(也就是该映像文件运行之前)的地址,称之为加载地址;一种是映像文件运行时的地址,称之为运行时地址。之所以有这两种地址,是因为映像文件在运行时,其中的有些域是可以移动的新的存储区域。比如,已经初始化的RW属性的数据所在的段运行之前可能保存系统的ROM中,在运行时,他被移动至RAM中。
通常,一个映像文件包含若干个域,各域又包含若干的输出段。ARM连接器需要知道如下的信息,已决定如何生成相应的映像文件。
**分组信息 决定如何将个输入段组织成相应的输出段和域。
**定位信息 决定个域在存储空间地址中的起始地址。
根据映像文件中地址映射的复杂程度,有两种方法来告诉arm连接器这些相关信息。对于映像文件中地址映射关系比较简单的情况,可以使用命令行选项;对于映像文件中地址映射关系比较复杂的情况,可以使用一个配置文件。
2.arm映像文件的入口点
2.1arm映像文件的入口点有两种类型:一种是映像文件运行时的入口点,称为初始入口点(initial entry point),另一种是普通入口点(entry point).
初始入口点是映像文件运行时的入口点,每个映像文件只有一个唯一的初始入口点,它保存在ELF头文件中。如果映像文件是被操作系统加载的,操作系统是通过跳转到该初始入口点处来加载该映像文件。
普通的入口点是在汇编中用ENTRY伪操作定义。他通常用于标志该段代码是通过异常中断处理程序进入的。这样连接器删除无用的段时不会将该段代码删除。一个映像文件中可以定义多个普通入口点。
应该注意的是,初始入口点可以使普通入口点,但也可以不是普通入口点。
2.2定义初始入口点
初始入口点必须满足下面两个条件:
**初始入口点必须位于映像文件的运行时域内。
**饱含初始入口点的运行时域不能被覆盖,他的加载地址和运行地址必须是相同的。
可以使用连接选项-entry address来指定映像文件的初始入口点。这时,address指定了映像文件的初始入口点的地址值。
对于地址0x0处为rom的嵌入式应用系统,可以使用-entry 0x0来指定映像文件的初始入口点。这样当系统复位后,自动跳转到该入口开始执行。
如果映像文件是被一个加载器加载的,该映像文件该映像文件必须包含一个初始化入口点。这种映像文件通常还包含了其他普通入口点,这些普通入口点一般为异常中断处理程序的入口地址。
当用户没有指定-entry address时,连接器根据下面的规则决定映像文件的初始入口点。
**如果输入的目标文件中只有一个普通入口点,该普通入口点被连接器当成映像文件的初始入口点。
**如果输入的目标文件中没有一个普通入口点,或者其中的普通入口点多于一个,则连接器生成的映像文件中不包含初始入口点,并产生警告信息。
2.3普通入口点的用法
普通入口点是在汇编中用ENTRY 伪操作定义。在嵌入式应用中,各异常中断的处理程序入口使用普通入口点标示。这样连接器在删除无用段时不会将该段代码删除。
一个映像文件中可以定义多个普通入口点。没有指定连接选项-entry addres时,如果输入的目标文件中只有一个普通入口点,该入口点被连接器当成映像文件的初始入口点。
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在应用程序中安装异常中断处理程序 ***************************************************** **在系统复位时安装异常中断处理程序** Reset_Addr DCD Start_Boot
1.使用跳转指令:可以在异常中断对应异常向量表中特定位置放置一条跳转指令,直接跳转到该异常中断的处理程序。这种方法有一个缺点,即只能在32M空间范围内跳转。
2.使用数据读取指令LDR:使用数据读取指令LDR向程序计数器PC中直接赋值。这种方法分为两步:先将异常中断处理程序的绝对地址存放在存放在距离向量表4KB范围内的一个存储单元中;再使用数据读取指令LDR将该单元的内容读取到程序计数器PC中。
1.地址0x00处为ROM的情况
使用数据读取指令LDR示例如下所示:
Vector_Init_Block
LDR PC, Reset_Addr
LDR PC, Undefined_Addr
LDR PC, SW_Addr
LDR PC, Prefeth_Addr
LDR PC, Abort_Addr
NOP
LDR PC, IRQ_Addr
LDR PC, FIQ_Addr
Undefined_Addr DCD Undefined_Handle
SW_Addr DCD SWI_Handle
Prefeth_Addr DCD Prefeth_Handle
Abort_Addr DCD Abort_Handle
DCD 0
IRQ_Addr DCD IRQ_Handle
FIQ_Addr DCD FIQ_Handle
使用跳转指令的示例如下所示:
Vector_Init_Block
BL Reset_Handle
BL DCD Undefined_Handle
BL SWI_Handle
BL Prefeth_Handle
BL Abort_Handle
NOP
BL IRQ_Handle
BL FIQ_Handle
2.地址0x00处为RAM的情况
地址0x00处为RAM时,中断向量表必须使用数据读取指令直接指向PC中赋值的形式。而且,必须使用下面的代码巴中断向量表从ROM中复制到RAM中地址0x00开始处的存储空间中:
MOV r8,#0
ADR r9,Vector_Init_Block
;复制中断向量表(8字)
LDMIA r9!,(r0-r7)
STMIA r8!,(r0-r7)
;复制保存各中断处理函数地址的表(8字words)
LDMIA r9!,(r0-r7)
STMIA r8!,(r0-r7)