专题10-C语言环境初始化

bootloader的第二部分代码主要是采用C语言来实现的，利用C语言实现串口、网卡等功能，并成功启动操作系统。

一、栈的初始化

1、概念解析

栈：先进后出性质的数据组织方式
栈底：第一个进栈的数据所处位置
栈顶：最后一个进栈的数据所处位置

满栈：当堆栈指针SP总是指向最后压入堆栈的数据
空栈：当堆栈指针SP指向下一个将要放入数据的空位置
这里写图片描述
升栈：随着数据的入栈，SP指针从低地址–》高低址
降栈：随着数据的入栈，SP指针从高地址–》低低址

栈帧：就是一个函数所使用的那部分栈（R11寄存器，也就是栈帧寄存器FP）
所有函数的栈帧串起来组成就是一个完整的栈，在堆栈指针SP（下边界）与栈帧指针FP（上边界）之间就是栈区。

ARM采用 满降栈！！

2、手把手带你分析

栈的作用：

2、1 保存局部变量保存

//stack1.c
#include <stdio.h>

int main()
{
    int a;

    a++;

    return a;
}

//在sheel里面运行实例程序stack1.c
arm-linux-gcc -g stack1.c -o stack1
arm-linux-objdump -D -S stack1 >dump1  //反汇编
vim dump1 //进入文件后，在：中搜索关键字，例如： ：/main

进入dump后可以结合汇编代码，可知a是存储在栈帧指针fp和堆栈指针sp之间的。如图：
这里写图片描述

2、2 传递参数

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当函数的参数大于 4个的时候，将使用栈来传递参数。

//stack2.c
#include <stdio.h>

void func1(int a,int b,int c,int d,int e,int f)
{
    int k;
    k=e+f;
}

int main()
{
    func1(1,2,3,4,5,6);
    return 0;
}

//在sheel里面运行实例程序stack2.c
arm-linux-gcc -g stack2.c -o stack2
arm-linux-objdump -D -S stack2 >dump2  //反汇编
vim dump2

这里写图片描述

3.3 保存寄存器的值

#include <stdio.h>

void func2(int a,int b)
{
    int k;
    k=a+b;
}

void func1(int a,int b)
{
    int c;
    func2(3,4);
    c=a+b;
}

int main()
{
    func1(1,2);
    return 0;
}

//在sheel里面运行实例程序stack3.c
arm-linux-gcc -g stack3.c -o stack3
arm-linux-objdump -D -S stack3 >dump3  //反汇编
vim dump3

这里写图片描述

3、初始化堆栈

不管是2440还是6410还是210，将sp指针指向64M内存（保证够用）的地方，在使用的过程中，sp向下移（因为ARM中采用的降栈）。
2440：0x30000000+64M = 0x34000000
6410：0x50000000+64M
210 ：0x20000000+64M

//2440的堆栈初始化
init_stack:
    ldr sp, =0x34000000
    mov pc ,lr

二、bss段初始化

未初始化的全局变量
分析验证代码如下：

//bss.c
#include <stdio.h>

int year;

int main()
{
    year = 2017;

    return year;
}

//在sheel里面输入
arm-linux-gcc -g bss.c -o bss
arm-linux-readelf -a bss >dump
vi dump  //然后：/year

由下图结果可知，未初始化的全局变量处于bss段之间：
这里写图片描述

如果存在bss段的内容没有赋值而直接采用，则里面存储的值可能是乱码，为了确保软件质量，所以一般要有清零操作。

clean_bss:
    ldr r0, =bss_start  //bss_start和bss_end是在链接器脚本gboot.lds中定义的
    ldr r1, =bss_end
    cmp r0, r1
    moveq pc, lr  //若r0和r1相等，则直接返回,否则展开清零工作

clean_loop:
    mov r2, #0
    str r2, [r0], #4
    cmp r0, r1
    bne clean_loop
    mov pc, lr

三、跳转到C大门

采用绝对方式跳转。
定义文件main.c

int gboot_main()
{
    return 0;
}

在start.s中加上：

ldr pc, =goot_main

修改Makefile：

这里写图片描述

因为之前是在汇编中点亮led的（起一个验证代码是否正确的作用），现在为了验证程序能不能正确跳转到main.c中，可以将点亮led的代码移植到main.c中：

请注意：(volatile unsigned long*)的书写方式。

//main.c
#define GPBCON (volatile unsigned long*)0x56000010
#define GPBDAT (volatile unsigned long*)0x56000014

int gboot_main()
{
    *(GPBCON) = 0x400;
    *(GPBDAT) = 0x0;

    return 0;    
}

之前汇编中的代码如下：

bl light_led

...

light_led：
        #define GPBCON 0x56000010
        #define GPBDAT 0x56000014
        light_led:
            ldr r0, =GPBCON
            mov r1, #0x400
            str r1, [r0]

            ldr r0, =GPBDAT
            mov r1, #0x0
            str r1, [r0]
            mov pc, lr

专题10-C语言环境初始化

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