一、将程序重映射到RAM

在上一节中，我们将第一个裸机程序编译后，然后将映像文件重定位到了DDR3内存上，其中.bin文件的起始地址为0x80000000。重定位结束后，CPU会从这个地址读取第一条指令开始执行程序。

在链接之前查看代码.text段的地址信息如下：可以发现所有段的起始地址都为0
在这里插入图片描述
链接之后的.text段地址：.text段的地址被重映射到了0x80000000.

在这里插入图片描述
这一节我们将代码重映射到RAM中执行.

修改链接脚本

SECTIONS {
    _load_addr = 0x80100000;
    
    . = 0x900000;

    . = ALIGN(4);
    .text      :
    {
      *(.text)
    }

    . = ALIGN(4);
    .rodata : { *(.rodata) }

    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data) }

    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;
    .bss : { *(.bss) *(.COMMON) }
    __bss_end = .;
}

修改汇编部分：

	
.text
.global  _start
.thumb           // 使用thumb指令, 默认使用thumb指令
_start: 

	/* 设置栈 */
	ldr  sp,=0x80200000

	/* 重定位text, rodata, data段 */
	bl copy_data

	/* 清除bss段 */
	bl clean_bss

	/* 跳转到主函数 */
	// bl main		/* 相对跳转，程序仍在DDR3内存中执行 */
	ldr pc, =main 	/* 绝对跳转，程序在片内RAM中执行 */

halt:
	b  halt

修改C部分

#define CCM_CCGR1 (volatile unsigned long*)0x20C406C          //时钟控制寄存器
#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04 (volatile unsigned long*)0x20E006C//GPIO1_04复用功能选择寄存器
#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04 (volatile unsigned long*)0x20E02F8 //PAD属性设置寄存器
#define GPIO1_GDIR (volatile unsigned long*)0x0209C004 //GPIO方向设置寄存器（输入或输出）
#define GPIO1_DR (volatile unsigned long*)0x0209C000   //GPIO输出状态寄存器


#define uint32_t  unsigned int 

/**********************************************************************
 * 函数名称： copy_data
 * 功能描述： 将整个程序(.text, .rodata, .data)从DDR3重定位到片内RAM
 * 输入参数： 无
 * 输出参数： 无
 * 返 回 值： 无
 * 修改日期        版本号        修改人        修改内容
 * -------------------------------------------------
 * 2020/02/20	    V1.0         阿和            创建
 ***********************************************************************/
void copy_data (void)
{
	/* 从链接脚本中获得参数 _start, __bss_start, */
	extern int _load_addr, _start, __bss_start;

	volatile unsigned int *dest = (volatile unsigned int *)&_start;			//_start = 0x900000
	volatile unsigned int *end = (volatile unsigned int *)&__bss_start;		//__bss_start = 0x9xxxxx
	volatile unsigned int *src = (volatile unsigned int *)&_load_addr;		//_load_addr = 0x80100000

	/* 重定位数据 */	
	while (dest < end)
	{
		*dest++ = *src++;
	}
}
		  			 		  						  					  				 	   		  	  	 	  
/**********************************************************************
 * 函数名称： clean_bss
 * 功能描述： 清除.bss段
 * 输入参数： start, end
 * 输出参数： 无
 * 返 回 值： 无
 * 修改日期        版本号        修改人        修改内容
 * -------------------------------------------------
 * 2020/02/20	    V1.0         阿和            创建
 ***********************************************************************/
void clean_bss(void)
{
	/* 从lds文件中获得 __bss_start, __bss_end */
	extern int __bss_end, __bss_start;

	volatile unsigned int *start = (volatile unsigned int *)&__bss_start;
	volatile unsigned int *end = (volatile unsigned int *)&__bss_end;

	while (start <= end)
	{
		*start++ = 0;
	}
}

/*简单延时函数*/
void delay(uint32_t count)
{
    volatile uint32_t i = 0;
    for (i = 0; i < count; ++i)
    {
        __asm("NOP"); /* 调用nop空指令 */
    }
}

int main()
{
    *(CCM_CCGR1) = 0xFFFFFFFF;   //开启GPIO1的时钟
    *(IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04) = 0x5;//设置PAD复用功能为GPIO
    *(IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04) = 0x1F838;//设置PAD属性
    *(GPIO1_GDIR) = 0x10;//设置GPIO为输出模式
    *(GPIO1_DR) = 0x0;   //设置输出电平为低电平

    while(1)
    {
        *(GPIO1_DR) = 0x0;
        delay(0xFFFFF);
        *(GPIO1_DR) = 1<<4;
        delay(0xFFFFF);
    }
    return 0;    
}

编译烧录
可以发现程序定位到片内RAM后，LED的闪烁速度明显变快。因为CPU读取RAM的速度比读取DDR的速度快的多。

二、代码分析

对led.elf进行反汇编，生成反汇编文件imx6ull.lds。

查看上述程序的反汇编发现，在重定位函数copy_data执行之前，已经涉及到了片内RAM上的地址，但此时片内RAM上并没有任何程序，那为什么程序还能正常运行呢？

在这里插入图片描述
dis文件中左边的90000xx是链接地址，表示程序运行“应该位于这里”。但是实际上，我们一上电，boot ROM把程序放到0x80100000去了。所以一开始运行这些指令时，它们是位于DDR里的。
第9行的blx命令，并不是跳到0x9005c8。这要根据当前的PC值来计算，在dis里写成9005c8，这只是表示“如果程序从0x900000开始运行的话，第9行就会跳到0x9005c8”。现在程序被boot ROM复制到0x80100000，从0x80100000开始运行，我们需要根据机器码来计算出实际跳转的地址。
blx是相对跳转指令，要跳到“pc + offset”这个地址去。程序从0x8010000运行，运行到第9行时，如下计算新地址：
PC=当前地址+8=0x8010004+8=0x801000C
offset=机器码“fa00016f”里的bit[23:0]4=0x16f4=0x5BC
新PC=PC + offset = 0x80105C8
在0x80105C8这个位置，确实存有copy_data函数，所以：即使程序并不在链接地址0x900000上，它也可以运行。因为blx是相对跳转指令，它用的不是链接地址，它是“位置无关”的。使用“位置无关码”写出的代码，它可以在任何位置上运行，不一定要在链接地址 上运行。

下面我们来分析一下实际板子上电后，程序是如何执行的：

程序被boot ROM重定位到0x80100000，并从这个地址开始执行第一条指令:此时pc = 0x80100000 + 8 = 0x80100008。
执行到第2条指令“fa00016f”时，根据上述算法，它跳到地址0x80105C8去执行copy_data函数
在执行完copy_data和clean_bss函数后，片内RAM 0x900000上已经有程序了。
执行绝对跳转命令“ldr pc, =main”，它是一条伪指令，真实指令是“ldr pc, [pc, #4] ; 900018 <halt+0x8>”：
从dis文件里很容易看出，执行完这条指令后，pc等于dis文件中“900018”上的值“009001b3”，所以程序跳到片内RAM去执行main函数了。

注意： 在dis文件中，main函数的链接地址是0x009001b2，往pc寄存器里赋值0x009001b3时，bit0为1，表示main函数的代码是用Thumb指令写的。