2. 交叉链接器
(1) Makefile 示例
查看 led Makefile : 查看上面的 led 程序的 Makefile文件;
all: led.o arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf led.o arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin led.o : led.S arm-linux-gcc -g -o led.o -c led.S .PHONY: clean clean: rm *.o led.elf led.bin
(2) 交叉链接器链接过程
链接过程 :
-- 交叉编译 : 使用 arm-linux-gcc -g -o led.o -c led.S 命令, 获取 led.o 文件, 交叉编译结果是 生成 led.o 文件;
-- 链接 : 链接 led.o 生成 led.elf 文件, 使用 arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf led.o 命令;
-- 链接器命令格式 : -T 后面跟着链接器脚本, 这里 链接器脚本是 led.lds, -o 是链接器的生成结果名称;
3. arm-linux-readelf 工具
(1) arm-linux-readelf 解读 .elf 文件
arm-linux-readelf 使用示例 : 执行 arm-linux-readelf -a led.elf 命令, 解读 led.elf 文件;
-- 小端处理器运行 : "Data: 2's complement, little endian" 表示在小端 CPU 上执行, 如果程序大小端 与 CPU 不一致, 便不能执行;
-- 运行平台 : "Machine: ARM" 表示该程序在 ARM 平台运行;
[root@localhost 01_led]# arm-linux-readelf -a led.elf ELF Header: Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 Class: ELF32 Data: 2's complement, little endian Version: 1 (current) OS/ABI: UNIX - System V ABI Version: 0 Type: EXEC (Executable file) Machine: ARM Version: 0x1 Entry point address: 0x50008000 Start of program headers: 52 (bytes into file) Start of section headers: 33344 (bytes into file) Flags: 0x5000002, has entry point, Version5 EABI Size of this header: 52 (bytes) Size of program headers: 32 (bytes) Number of program headers: 1 Size of section headers: 40 (bytes) Number of section headers: 10 Section header string table index: 7 Section Headers: [Nr] Name Type Addr Off Size ES Flg Lk Inf Al [ 0] NULL 00000000 000000 000000 00 0 0 0 [ 1] .text PROGBITS 50008000 008000 0000e0 00 AX 0 0 4 [ 2] .ARM.attributes ARM_ATTRIBUTES 00000000 0080e0 000018 00 0 0 1 [ 3] .debug_line PROGBITS 00000000 0080f8 000064 00 0 0 1 [ 4] .debug_info PROGBITS 00000000 00815c 000045 00 0 0 1 [ 5] .debug_abbrev PROGBITS 00000000 0081a1 000014 00 0 0 1 [ 6] .debug_aranges PROGBITS 00000000 0081b8 000020 00 0 0 8 [ 7] .shstrtab STRTAB 00000000 0081d8 000066 00 0 0 1 [ 8] .symtab SYMTAB 00000000 0083d0 0001a0 10 9 23 4 [ 9] .strtab STRTAB 00000000 008570 0000c3 00 0 0 1 Key to Flags: W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings) I (info), L (link order), G (group), x (unknown) O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific) There are no section groups in this file. Program Headers: Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align LOAD 0x008000 0x50008000 0x50008000 0x000e0 0x000e0 R E 0x8000 Section to Segment mapping: Segment Sections... 00 .text There is no dynamic section in this file. There are no relocations in this file. There are no unwind sections in this file. Symbol table '.symtab' contains 26 entries: Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name 0: 00000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND 1: 50008000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 1 2: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 2 3: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 3 4: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 4 5: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 5 6: 00000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 6 7: 50008000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 $a 8: 5000803c 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 reset 9: 50008020 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 _undefined_instruction 10: 50008024 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 _software_interrupt 11: 50008028 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 _prefetch_abort 12: 5000802c 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 _data_abort 13: 50008030 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 _not_used 14: 50008034 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 _irq 15: 50008038 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 _fiq 16: 50008064 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 set_peri_port 17: 50008074 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 disable_watchdog 18: 50008084 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 disable_irq 19: 500080a0 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 init_led 20: 500080b0 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 light_led 21: 50008060 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 halt 22: 500080c8 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 1 $d 23: 50008000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 1 _start 24: 500080e0 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT ABS __bss_start 25: 500080e0 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT ABS _end No version information found in this file. Attribute Section: aeabi File Attributes Tag_CPU_name: "4T" Tag_CPU_arch: v4T Tag_ARM_ISA_use: Yes [root@localhost 01_led]#
(2) arm-linux-readelf 解读 可执行程序需要的库文件
程序无法运行排错方法 :
-- 运行平台不对 : ARM 平台 和 x86 平台之间的程序不能互相运行;
-- CPU 大小端不对 : 大端格式的程序不能运行在小端 CPU 上;
-- 库不对 : 使用 arm-linux-readelf -d hello-arm 查看程序运行需要的库, "0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libc.so.6]", 表示需要有libc.so.6 库;
[root@localhost 02_gcc_demo]# arm-linux-readelf -d hello-arm Dynamic section at offset 0x460 contains 24 entries: Tag Type Name/Value 0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libc.so.6] 0x0000000c (INIT) 0x8274 0x0000000d (FINI) 0x8428 0x00000019 (INIT_ARRAY) 0x10454 0x0000001b (INIT_ARRAYSZ) 4 (bytes) 0x0000001a (FINI_ARRAY) 0x10458 0x0000001c (FINI_ARRAYSZ) 4 (bytes) 0x00000004 (HASH) 0x8168 0x00000005 (STRTAB) 0x81e0 0x00000006 (SYMTAB) 0x8190 0x0000000a (STRSZ) 65 (bytes) 0x0000000b (SYMENT) 16 (bytes) 0x00000015 (DEBUG) 0x0 0x00000003 (PLTGOT) 0x10548 0x00000002 (PLTRELSZ) 32 (bytes) 0x00000014 (PLTREL) REL 0x00000017 (JMPREL) 0x8254 0x00000011 (REL) 0x824c 0x00000012 (RELSZ) 8 (bytes) 0x00000013 (RELENT) 8 (bytes) 0x6ffffffe (VERNEED) 0x822c 0x6fffffff (VERNEEDNUM) 1 0x6ffffff0 (VERSYM) 0x8222 0x00000000 (NULL) 0x0 [root@localhost 02_gcc_demo]#
4. 反汇编器(arm-linux-objdump)
(1) 反汇编
反汇编示例 : arm-linux-objdump -D -S hello-arm, 太多, 省略后面几百行;
[root@localhost 02_gcc_demo]# arm-linux-objdump -D -S hello-arm hello-arm: file format elf32-littlearm Disassembly of section .interp: 00008134 <.interp>: 8134: 62696c2f rsbvs r6, r9, #12032 ; 0x2f00 8138: 2d646c2f stclcs 12, cr6, [r4, #-188]! 813c: 756e696c strbvc r6, [lr, #-2412]! 8140: 6f732e78 svcvs 0x00732e78 8144: Address 0x00008144 is out of bounds. Disassembly of section .note.ABI-tag:... ...
(2) 编译附加调试信息
带调试信息的反编译 :
-- 交叉编译带调试信息 : arm-linux-gcc -g main.c 命令, 进行交叉编译, 结果 a.out;
-- 反编译 : arm-linux-objdump -S -D a.out 命令, 反编译结果 每行 C 代码都对应 汇编代码;
... ... #include<stdio.h> int main(int argc, char** argv) { 837c: e92d4800 push {fp, lr} 8380: e28db004 add fp, sp, #4 ; 0x4 8384: e24dd008 sub sp, sp, #8 ; 0x8 8388: e50b0008 str r0, [fp, #-8] 838c: e50b100c str r1, [fp, #-12] printf("Hello World!\n"); 8390: e59f0014 ldr r0, [pc, #20] ; 83ac <main+0x30> 8394: ebffffc8 bl 82bc <_init+0x48> return 0; 8398: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0 } ... ...
5. 文件格式转换器(arm-linux-objcopy)
文件格式转换 :
-- 转换原因 : elf 格式文件不能再 arm 处理器执行;
-- 转换命令 : 进入 led 目录, 继续上面的 led 编译, 链接 生成了 led.elf 文件, 执行 arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin 命令, 将 elf 文件转换为 bin 文件;
-- 命令解析 : -O 表示输出格式, -O binary 表示输出二进制格式;
三. Makefile 文件
Makefile 示例 :
all: led.o arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf led.o arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin led.o : led.S arm-linux-gcc -g -o led.o -c led.S .PHONY: clean clean: rm *.o led.elf led.bin
1. Makefile 规则
(1) 普通规则
规则 : 用于说明文件生成过程;
-- 规则语法 :
target(目标) : prerequisites(依赖)
command(命令)
led.o : led.S arm-linux-gcc -g -o led.o -c led.S
-- 语法解析 : led.o 是目标, led.S 是依赖, arm-linux-gcc -g -o led.o -c led.S 是命令;
(2) 通用规则
通用规则示例 :
%.o : %.c arm-linux-gcc -o %.o %.c
-- 解析 : 编译 main.c 生成 main.o;
2. Makefile 目标
(1) 伪目标
Makefile 中的伪目标示例 : 伪目标 只有命令, 没有依赖;
.PHONY: clean
clean:
rm *.o led.elf led.bin
-- 伪目标标示 : ".PHONY: clean" 将 clean 声明为 伪目标;
(2) 最终目标
最终目标 : Makefile 默认执行 第一个目标, 第一个目标就是最终目标;
3. Makefile 变量
(1) 自定义变量
变量使用示例 :
-- 使用标量前 :
app1: app1.o func1.o func2.o gcc app1.o func1.o func2.o -o app1 app2: app2.o func1.o func2.o gcc app2.o func1.o func2.o -o app2
-- 定义变量 : obj=func1.o func2.o, 将该定义的变量应用于 Makefile;
obj=func1.o func2.o app1: app1.o $(obj) gcc app1.o $(obj) -o app1 app2: app2.o $(obj) gcc app2.o $(obj) -o app2
(2) 系统定义变量
系统定义变量 :
-- $^ : 代表依赖的文件;
-- $@ : 代表目标;
-- $< : 代表第一个依赖文件;
-- 使用系统变量前 :
all: led.o arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf led.o arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin led.o : led.S arm-linux-gcc -g -o led.o -c led.S .PHONY: clean clean: rm *.o led.elf led.bin
-- 使用系统变量后 :
all: led.o arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf $^ arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin led.o : led.S arm-linux-gcc -g -o $@ -c $^ .PHONY: clean clean: rm *.o led.elf led.bin
-- 编译运行 : 编译结果与 不使用系统变量时的规则相同;
4. Makefile 技巧
(1) Makefile 去回显
Makefile 去回显 :
-- 回显 : 执行编译时, 会将命令打印到命令行中;
-- 去回显 : 在命令前添加 "@" 符号;
all: led.o @arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf $^ @arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin led.o : led.S arm-linux-gcc -g -o $@ -c $^ .PHONY: clean clean: rm *.o led.elf led.bin
-- 执行结果 : 此时就没有上面两条显示了;
(2) Makefile 文件名称修改
Makefile 文件名称 :
-- 默认名称 : make 工具默认寻找 "Makefile" 或者 "makefile" 文件, 如果没有回报错;
-- 指明 Makefile 文件 : make -f Makefile-ARM 命令;
四. 链接器脚本
1. 链接器脚本示例
可执行程序组成 : 代码段, 数据段, bss 段; 链接器脚本就是配置这些段信息;
简单的链接器脚本示例 :
-- 代码段 : .text 表示代码段, * 表示所有文件, *(.text) 表示所有文件的代码;
-- 数据段 : .data 表示数据段, * 表示所有文件, *(.data) 表示所有文件的数据段;
-- bss 段 : .bss 表示 bss 段, * 表示所有文件, *(.bss) 表示所有文件的 bss 段;
SECTIONS{ .text : { *(.text) } .data : { *(.data) } .bss : { *(.bss) } }
2. 设置起始链接器地址
设置链接器起始地址 :
-- 语法 : ". = 地址";
-- lds 脚本示例 :
SECTIONS{ . =0x0; .text : { *(.text) } .data : { *(.data) } .bss : { *(.bss) } }
-- 反编译编译后的 elf 文件 : "00000000 <_start>:" 表示从 0 地址开始;
[
root@localhost 01_led]# arm-linux-objdump -D -S led.elf led.elf: file format elf32-littlearm Disassembly of section .text: 00000000 <_start>: .text .globl _start #define VIC0_INT 0x71200000 #define VIC1_INT 0x71300000
-- 修改首地址后的脚本 : 将起始地址修改为 0x30008000;
SECTIONS{ . =0x30008000; .text : { *(.text) } .data : { *(.data) } .bss : { *(.bss) } }
-- 反编译elf : 执行 arm-linux-objdump -D -S led.elf 命令, "30008000 <_start>:" 起始地址是 0x30008000;
[root@localhost 01_led]# arm-linux-objdump -D -S led.elf led.elf: file format elf32-littlearm Disassembly of section .text: 30008000 <_start>: .text .globl _start #define VIC0_INT 0x71200000 #define VIC1_INT 0x71300000 ... ...
地址对比 :
-- 链接器起始地址 0x000000 :
-- 链接器起始地址 0x30008000 :
