正点原子[第二期]Linux之ARM（MX6U）裸机篇学习笔记-8.2-链接脚本

前言：

本文是根据哔哩哔哩网站上"正点原子[第二期]Linux之ARM（MX6U）裸机篇"视频的学习笔记，在这里会记录下正点原子 I.MX6ULL 开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容。本文大量引用了正点原子教学视频和链接中的内容。

引用：

正点原子IMX6U仓库 (GuangzhouXingyi) - Gitee.com

《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.5.2.pdf》第 8.1 章

《正点原子资料_A盘/02开发板原理图/IMX6ULL_MINI_V2.2(Mini底板原理图).pdf》

正点原子资料下载中心 --- 正点原子资料下载中心 1.0.0 文档

资料盘开发板资料链接： https://pan.baidu.com/s/1j5Jzbdx9i-g0cWIi3wf2XA提取码：ag1u

正文：

本文是 "正点原子[第二期]Linux之ARM（MX6U）裸机篇--第8.2讲" 的读书笔记。第8.2 介绍了编译器连接脚本 .lds 文件的语法。并给出了一个例子，如何使用链接脚本来实现我们上一节C语言 LED 驱动程序实验里指定 start.o main.o 的文件链接顺序。

0. 链接脚本简介

在上一节C语言LED灯驱动实验的 Makefile 里，我们链接代码时使用了如下语句

bash 复制代码

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 -o led.elf $^

上面语句是通过 "-Ttext" 来指定连接地址是 0x87800000 的，这样的话所有文件都会链接到以0x87800000 为起始地址的区域。但是有时候我们很多文件需要连接到指定的区域，或者叫做段里面，比如在 Linux 里面初始化函数都会放到 .init 段里面。因此我们需要能够自定义一些段，这些段的起始地址我们可以自由指定，同样的我们也可以指定一个文件或者函数应该放在哪个段里面去。要完成这个功能我们就需要使用到链接脚本，看名字就知道链接脚本主要用于链接的，用于描述文件应该如何被链接在一起形成最终可执行文件。其主要目的是描述输入文件中的段如何被映射到输出文件中，并且控制输出文件中的内存排布。比如，我们编译生成的文件一般都包含 .txt 段，.data 段等等。

1. 链接脚本的语法

链接脚本的语法很简单，就是编写一系列的命令，这行命令组成了链接脚本，每个命令是一个带有参数的关键字或者一个对符号的赋值，可以使用分号分隔命令。像文件名之类的字符串可以直接键入，也可以使用通配符"*"。最简单的链接脚本可以值包含一个命令 "SECTIONS"，我们可以在这一个 "SECTIONS" 里面描述输出文件的内存布局。我们一般编译出来的代码都包含 .text, .data, .bss, .rodata 这四个段，假设现在代码要被链接到 0x10000000 这个地址，数据要被链接到 0x30000000 这个地方，下面就是完成此功能的最简单的链接脚本：

bash 复制代码

SECTIONS {
    . = 0x10000000;
    .text : { *(.text) }
    . = 0x30000000;
    .data ALIGN(4) : { *(.data) }
    .bss ALIGN(4) : { *(.bss) }
}

第一行写了一个关键字 "SECTIONS" ，后面跟了一个大括号，这个大括号和第七行的大括号是一对，这是必须得。看起来就跟C语言里面的函数一样。

第二行对一个特殊的符号 "." 进行赋值，"." 在链接脚本里叫做定位计数器，默认的定位计数器为0。我们要求代码链接到 0x10000000 位起始位置的地方，因此这一行给 "." 赋值 0x10000000 ，表示以 0x10000000 开始，后面的文件或者段都会以 0x10000000 为起始地址开始链接。

第3行的 ".text" 是段名，后面的冒号是语法要求，冒号后面的大括号里面可以填上要链接到 ".text" 这个段里的所有文件，"*(.text)" 中的 "*" 是通配符，表示所有输入文件的 .text 段都放到 ".text" 中。

第四行，我们的要求是将数据放到 0x30000000 开始的地方，所以我们需要重新设置定位计数器，将其改为 0x30000000。如果不重新设置的话会怎样？假设".text"段的大小为 0x10000，那么接下来的 .data 段的起始几十就是 0x10000000 + 0x10000 = 0x10010000，者明显不符合我们的要求。所以我们必须调整定位计数器为 0x30000000。

第五行跟第三行一行，定义了一个名字位 ".data" 的段，然后所有文件的 ".data" 段都放到这里面。但是这一行多了一个 "ALIGN(4)" ，这是什么意思呢？这是用来对 .data 这个段的起始地址做字节对齐的，ALGN(4) 表示4字节对齐。也就是说段 ".data" 的起始地址要能被 4 整除，一般常见的都是 ALIGN(4) 或者 ALIGN(8）,也就是4字节对齐或者8字节对齐。

第6行定义了一个 ".bss" 段，所有文件中的 ".bss" 数据都会北方这个里面，".ss" 数据就是哪些定义了但是没有被初始化的变量。

上面就是链接脚本最基本的语法格式，我们接下来就按照这个基本的语法格式来编写我们本次 "C语言LED灯驱动程序"实验的链接脚本，我们本次实验的链接脚本要求如下：

链接起始地址为 0x87800000。
start.o 要被链接到最开始的地方，因为 start.o 里面包含了第一个要执行的命令。

根据要求，在Makefle 同目录下创建一个 "im6ul.lds"的文件，然后在文件里输入如下代码:

cpp 复制代码

SECTIONS {
    . = 0x87800000;
    .text : 
    {
        start.o
        main.o
        *(.text)
    }

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

上面的链接脚本，其第2行设置定位计数器为 0x87800000 ，因为我们的链接地址就是 0x87800000。第5行设置链接到开始为止的文件为 start.o ，因为 start.o 里面包含着第一个要执行的指令，所以一定要链接到最开始的地方。第6行时 main.o 这个文件，起始这里可以不用写出来，因为 main.o 的位置就无所谓了，可以有由编译器自行决定链接位置。第11,13 行有 "__bss_start" 和 "__bss_end" 这两个东西？这个是什么呢？ "__bss_start" 和 "__bss_end" 是符号，第11， 13 这两行起始就是对这两个符号赋值，其值为定位符号 "." ，这两个符号用来保存 .bss 段的起始地址和结束地址。前面说了 .bss 段是定义了但没有被初始化的变量，我们需要手动对 .bss 段的变量清零的，因此我们需要知道 .bss 段的起始地址和结束地址，这样我们直接对这段内存赋 0 即可完成清零。通过第11,13 行代码，.bss 段的起始地址和结束地址就保存在了 "__bss_start" 和 "__bss_end" 中，我们就可以直接在汇编或者C文件里面使用这两个符号了。

3. 修改Makefile使用 "imx6u.lds" 链接脚本

在上一节我们已经编写好了链接脚本 imx6u.lds ，我们可定是要使用这个链接脚本文件的，将Makifile中的如下一行代码：

cpp 复制代码

arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0x87800000 $^ -o ledc.elf

修改为:

bash 复制代码

arm-linux-gnueabihf-ld -Timx6ul.lds -o led.elf $^

其实就是将 "-T" 后面的 0x87800000 修改为 imx6ul.lds，表示使用 imx6ul.lds 这个链接脚本文件。修改完成以后使用新的 Makefile 和链接脚本文件重新编译功能，编译成功之后就可以烧写到 SD 卡验证了。

链接脚本实验中，容易遇到的 .lds 文件的语法错误（我自己实验遇到的）:

在赋值语句的后面，缺失了分号 "；"
在 ".bss" 段名语句中间，缺失了冒号 ":"

在编译的时候，编译器发现 .lds 链接脚本的语法错误就会输出错误提示信息，如下图，需要根据编译器提示的错误信息，修正 .lds 链接脚本文件里的语法错误。

(上面这张图就是我自己在第三行 '. = 0x87800000' 这一行尾缺失了分号";"，编译其检查到链接脚本语法错误，输出的错误提示信息。我们根据错误提示信息的行数修正第三行，加上分号。)

4. 下载验证

使用修改后的 Makefile，通过链接脚本控制文件的链接起始为止为 0x87800000，并且通过链接脚本指定文件的链接顺序，把 start.o 文件链接到最终文件的起始位置 0x87800000 处。

bash 复制代码

imxdownload ledc.bin /dev/sdb

烧录SD卡后，把SD卡查到正点原子 I.MX6ULL APHA/Mini 开发板上，开发板上电验证LED灯是否闪烁。

我验证的结果是使用链接脚本控制 led.elf 的链接位置和文件链接顺序后，使用正点原子提供的 imxdownlaod 烧写到SD卡中后，开发板LED灯正产闪烁。