U-Boot移植過程中的運行地址和裝載地址的區別

uboot移植涉及到底層硬件的設置，因此需要掌握UART、系統時鐘頻率、NOR FLASH、NAND FLASH、SDRAM、網卡、存儲控制器等硬件的功能及配置，這些都可以參照相應開發板的芯片手冊來完成，沒有什麼大的問題。在移植過程中，一直困擾我的是PIC(代碼無關性)問題，即運行地址和加載地址的區別，看過網上很多關於這兩者的介紹，感覺懂一點，卻一直不知所然。在參考大量的文獻下，算是得了一點心得。
    首先來了解下運行地址及加載地址的區別
    運行地址：也叫鏈接地址，是程序定位的絕對地址，即在編譯連接時確定的地址。如果程序中有位置相關指令，程序在運行時，程序必須在運行地址上。
    加載地址：程序放置的位置。
    運行地址和加載地址的值有時相等，有時卻不相等，所以這給初學者帶來很大的困擾。為了弄清楚這個問題，還得從NOR FLASH，NAND FLASH,S3C2440內部4KB RAM的映射說起。
   
    左邊表示從NOR FLASH啟動時的映射，右邊表示從NAND FLASH啟動時的映射。
    這裡只討論從NOR FLASH啟動的情況，從圖中可以看出NOR FLASH映射到了0X00000000的起始位置，假如UBOOT的代碼存放在NOR FLASH上，即裝載地址為0X00000000。再來看看UBOOT的鏈接地址，代碼在board/smdk2410/U-Boot.lds裡。

    連接腳本文件lds中沒有設置LMA，只是設置了VMA。VMA的設置是通過頂層目錄下的config.mk文件中的LDFLAGS實現的
     
    在board/smdk2410/config.mk定義了TEXT_BASE = 0x33F80000（SDRAM），即程序的運行地址

查看u-boot.map文件，代碼的連接地址是從0x33F80000開始的。

167 .text         0x33f80000        0x232c8
        168        cpu/arm920t/start.o(.text)
        169        .text                0x33f80000                0x4a0 cpu/arm920t/start.o
        170                                0x33f80048                _bss_start
        171                                0x33f8004c                _bss_end
        172                                0x33f80044                _armboot_start
        173                                0x33f80000                _start
        174        board/samsung/fs2410/lowlevel_init.o(.text)
        175        .text                0x33f804a0         0x64 board/samsung/fs2410/lowlevel_init.o
        176                                0x33f804a4                lowlevel_init
        177        board/samsung/fs2410/nand_read.o(.text)
        178        .text                0x33f80504        0xe8 board/samsung/fs2410/nand_read.o
        179                                0x33f80504                wait_idle
        180                                0x33f80518                nand_read_ll

    此時裝載地址和運行地址明顯不一樣，為什麼程序還能運行呢？這裡就涉及到PIC----代碼無關設計方面的知識了。在匯編語言中，像bl、b、adr（adr屬於偽指令，一般被編譯器解釋成sub指令）指令屬於位置無關指令，不管程序裝載在哪個位置上，bl、b、adr指令都能正確的運行，其原因是bl、b、adr指令的地址域是基於PC的相對偏移尋址，相當於[pc+offset]。當ARM啟動時，ARM自動取0x00000000位置上的指令，此時PC=0x00000000。
基於PC偏移量的指令都能正確的執行。所以uboot第一階段指令都能執行的原因在於此。
    但我們回顧一下u-boot的啟動過程中的第一階段有將u-boot代碼復制到SDRAM中，並跳到SDRAM中去運行，因為SDRAM映射到了BANK6，其地址為0x30000000，此時uboot代碼的地址范圍從 TEXT_BASE----TEXT_BASE+size(u-boot)，程序是如何跳轉的呢？跳轉到SDRAM為何還能運行呢？這裡就需要看下cpu/arm920t/start.S中的relocate標號。
    relocate: 把norflash中的代碼復制到_TEXT_BASE處，在board/smdk2410/config.mk定義了TEXT_BASE = 0x33F80000，這個地址屬於BANK6的范圍。也就是把代碼復制到從_TEXT_BASE地址開始的SDRAM中，當然在復制之前是要初始化SDRAM的，要不然SDRAM沒法使用。至此，代碼已復制到SDRAM中，那麼就要跳到SDRAM中去運行，跳轉之前要做stack設置，清BSS，這些就不說了。下面來說如何跳轉的，請看下面這條指令。
    ldrpc, _start_armboot
    ldr偽指令中目的寄存器如果是pc,則ldr是與位置相關的指令，u-boot.map文件可以看出，_start_armboot=0x33f80044, 即pc=0x33f80004。這樣uboot就跳到SDRAM上去運行了，且這條指令剛好處在其運行地址處，所以程序就能正確的運行。