c - 将 C 代码编译为裸机(树莓派)时我做错了什么？

Question

我花了好几天时间试图解决这个问题，但我就是做不到。我有一些C代码。我已经为这个 C 程序制作了汇编代码，将汇编复制粘贴到其他人的项目(只包含一个汇编文件)并进行汇编。在这些情况下，一切正常。但是，如果我尝试直接从 C 编译以生成二进制文件，那是行不通的。即使其他一切都应该相同。这是我的 C 代码:

 #include <stdint.h>

#define REGISTERS_BASE 0x3F000000
#define MAIL_BASE 0xB880  // Base address for the mailbox registers
// This bit is set in the status register if there is no space to write into the mailbox
#define MAIL_FULL 0x80000000
// This bit is set in the status register if there is nothing to read from the mailbox
#define MAIL_EMPTY 0x40000000

struct Message
{
  uint32_t messageSize;
  uint32_t requestCode;
  uint32_t tagID;
  uint32_t bufferSize;
  uint32_t requestSize;
  uint32_t pinNum;
  uint32_t on_off_switch;
  uint32_t end;
};

struct Message m =
{
  .messageSize = sizeof(struct Message),
  .requestCode =0,
  .tagID = 0x00038041,
  .bufferSize = 8,
  .requestSize =0,
  .pinNum = 130,
  .on_off_switch = 1,
  .end = 0,
};

/** Main function - we'll never return from here */
int _start(void)
{
  uint32_t mailbox = MAIL_BASE + REGISTERS_BASE + 0x18;
  volatile uint32_t status;

  do
  {
    status = *(volatile uint32_t *)(mailbox);
  }
  while((status & 0x80000000));

  *(volatile uint32_t *)(MAIL_BASE + REGISTERS_BASE + 0x20) = ((uint32_t)(&m) & 0xfffffff0) | (uint32_t)(8);

  while(1);
}

这是我从成功方法中复制的链接器文件:

/*
 * Very simple linker script, combing the text and data sections
 * and putting them starting at address 0x800.
 */
SECTIONS {
  /* Put the code at 0x80000, leaving room for ARM and
   * the stack. It also conforms to the standard expecations.
   */
  .init 0x8000 : {
    *(.init)
  }

  .text : {
    *(.text)
  }

  /* Put the data after the code */
  .data : {
    *(.data)
  }
}

这就是我编译和链接所有内容的方式:

arm-none-eabi-gcc -O0 -march=armv8-a PiTest.c -nostartfiles -o kernel.o
arm-none-eabi-ld kernel.o -o kernel.elf -T kernel.ld
arm-none-eabi-objcopy kernel.elf -O binary kernel.img

我的目标架构是 armv8，因为那是 pi model 3 使用的架构。我不知道生成的程序集是如何工作的，但 C 代码直接没有。请帮助我处于疯狂的边缘。

编辑:预期的行为是 pi 的灯亮起。它与我描述的第一种方法一起使用。使用第二种方法，灯保持关闭状态。

EDIT4:对文件进行了一些更改，删除了以前使用过时信息进行的编辑以减少帖子大小

  kernel.elf:     file format elf32-littlearm


Disassembly of section .init:

00008000 <_start>:
    8000:   e3a0dd7d    mov sp, #8000   ; 0x1f40
    8004:   eaffffff    b   8008 <kernel_main>

Disassembly of section .text:

00008008 <kernel_main>:
    8008:   e52db004    push    {fp}        ; (str fp, [sp, #-4]!)
    800c:   e28db000    add fp, sp, #0
    8010:   e24dd00c    sub sp, sp, #12
    8014:   e30b3898    movw    r3, #47256  ; 0xb898
    8018:   e3433f00    movt    r3, #16128  ; 0x3f00
    801c:   e50b3008    str r3, [fp, #-8]
    8020:   e51b3008    ldr r3, [fp, #-8]
    8024:   e5933000    ldr r3, [r3]
    8028:   e50b300c    str r3, [fp, #-12]
    802c:   e51b300c    ldr r3, [fp, #-12]
    8030:   e3530000    cmp r3, #0
    8034:   bafffff9    blt 8020 <kernel_main+0x18>
    8038:   e30b38a0    movw    r3, #47264  ; 0xb8a0
    803c:   e3433f00    movt    r3, #16128  ; 0x3f00
    8040:   e3082050    movw    r2, #32848  ; 0x8050
    8044:   e3402001    movt    r2, #1
    8048:   e3c2200f    bic r2, r2, #15
    804c:   e3822008    orr r2, r2, #8
    8050:   e5832000    str r2, [r3]
    8054:   eafffffe    b   8054 <kernel_main+0x4c>

Disassembly of section .data:

00008058 <__data_start>:
    8058:   00000020    andeq   r0, r0, r0, lsr #32
    805c:   00000000    andeq   r0, r0, r0
    8060:   00038041    andeq   r8, r3, r1, asr #32
    8064:   00000008    andeq   r0, r0, r8
    8068:   00000000    andeq   r0, r0, r0
    806c:   00000082    andeq   r0, r0, r2, lsl #1
    8070:   00000001    andeq   r0, r0, r1
    8074:   00000000    andeq   r0, r0, r0

Disassembly of section .ARM.attributes:

00000000 <_stack-0x80021>:
   0:   00002e41    andeq   r2, r0, r1, asr #28
   4:   61656100    cmnvs   r5, r0, lsl #2
   8:   01006962    tsteq   r0, r2, ror #18
   c:   00000024    andeq   r0, r0, r4, lsr #32
  10:   412d3805            ; <UNDEFINED> instruction: 0x412d3805
  14:   070e0600    streq   r0, [lr, -r0, lsl #12]
  18:   09010841    stmdbeq r1, {r0, r6, fp}
  1c:   14041202    strne   r1, [r4], #-514 ; 0xfffffdfe
  20:   17011501    strne   r1, [r1, -r1, lsl #10]
  24:   1a011803    bne 46038 <__bss_end__+0x3dfc0>
  28:   2a012201    bcs 48834 <__bss_end__+0x407bc>
  2c:   Address 0x000000000000002c is out of bounds.


Disassembly of section .comment:

00000000 <.comment>:
   0:   3a434347    bcc 10d0d24 <_stack+0x1050d03>
   4:   35312820    ldrcc   r2, [r1, #-2080]!   ; 0xfffff7e0
   8:   392e343a    stmdbcc lr!, {r1, r3, r4, r5, sl, ip, sp}
   c:   732b332e            ; <UNDEFINED> instruction: 0x732b332e
  10:   33326e76    teqcc   r2, #1888   ; 0x760
  14:   37373131            ; <UNDEFINED> instruction: 0x37373131
  18:   2029312d    eorcs   r3, r9, sp, lsr #2
  1c:   2e392e34    mrccs   14, 1, r2, cr9, cr4, {1}
  20:   30322033    eorscc  r2, r2, r3, lsr r0
  24:   35303531    ldrcc   r3, [r0, #-1329]!   ; 0xfffffacf
  28:   28203932    stmdacs r0!, {r1, r4, r5, r8, fp, ip, sp}
  2c:   72657270    rsbvc   r7, r5, #112, 4
  30:   61656c65    cmnvs   r5, r5, ror #24
  34:   00296573    eoreq   r6, r9, r3, ror r5

Answer 1

kernel8.img

12345678
00000800
00080264
00000000
12345678

kernel8-32.img

12345678
00008320
00008224
200001DA
12345678

kernel7.img

12345678
00000700
00008224
200001DA
12345678

kernel.img

12345678
00000000
00008224
200001DA
12345678

当我编写并发布此代码时，这就是我得到的结果，因此如果您将文件命名为 kernel.img，那么 0x8000 是您的入口点，我在您的其他 SO 问题中给出的答案是一个完整的 raspberry pi 起点。您可以简单地添加您的邮箱内容，但如果您为此苦苦挣扎，我觉得邮箱和视频不是您应该开始 IMO 的地方。

如果您将文件命名为 kernel8.img，则入口点为 0x80000，更改链接描述文件以匹配。

我有一个基于串行端口的引导加载程序，你可以用它来保存 sd 卡上的舞曲，可以用它走很长的路，然后在你的应用程序运行后简单地使用你正在创建的二进制版本写入闪存。

编辑

好吧，这太恶心了，把它贴在这里也许意味着你不能在你的类作业中使用它……你真的应该正确地做这件事，而不是在你的 Bootstrap 中使用内联汇编……

所以.c

asm(
".globl _start\n"
"_start:\n"
"mov sp,#0x8000\n"
"bl centry\n"
"b .\n"
);


unsigned int centry ( void )
{
    return(5);
}

build

arm-none-eabi-gcc -O2 -c so.c -o so.o
arm-none-eabi-ld -Ttext=0x8000 so.o -o so.elf
arm-none-eabi-objdump -D so.elf > so.list
arm-none-eabi-objcopy so.elf -O binary kernel.img

检查

Disassembly of section .text:

00008000 <_start>:
    8000:   e3a0d902    mov sp, #32768  ; 0x8000
    8004:   eb000000    bl  800c <centry>
    8008:   eafffffe    b   8008 <_start+0x8>

0000800c <centry>:
    800c:   e3a00005    mov r0, #5
    8010:   e12fff1e    bx  lr

一个完整的 raspberry pi C 和 Bootstrap 示例，可以在任何 pi 上运行(据我所知，他们可能在过去几个月更改了 GPU 引导加载程序，但假设没有)。