記錄下：u-boot很久前就看了，也做了移植。這次重新看到U-BOOT的代碼，是由於昨晚上頭上一個裸機的小應用，基礎裸機程序的開發要告一段落了，正式去學習linux的驅動。爲此想把自己寫的或者網上抄的代碼整理下，做成一個比較合理的項目工程樣的。這個最先要解決的就是啓動代碼的完整性，就想到了U-boot的代碼組織管理方式，以及多平臺支持方面的處理。比較了下自己寫的和U-boot的第一階段的代碼基本流程還是一致的（缺少合理的組織）。
爲什麼要這麼做？1、項目不是一個人可以完成的；2、一個人可以完成的，但不合理的代碼組織方式，也會使得一個項目難以完成。所以學習。
迴歸正題：
如題，這句話在u-boot start.s中中斷向量表最後出現的，實在不能理解（第一看的時候忙於對着教程移植了）。晚上看了篇博文http://haoyeren.blog.sohu.com/84511571.html，實在不知道說的是什麼意思（個人水平不夠吧）。就專門查了balignl的含義.
簡單說就是爲了中斷向量表後保持字節對齊（這裏提一下ARM ABI AAPCS規定的堆棧指針要8字節對齊），如果不滿足對齊，PC自動後移到對齊位置，同時跳過的地址空間填充一些特定的或者隨機的數據。
下面具體介紹（轉自http://zqwt.012.blog.163.com/blog/static/12044684201031102956976/）：
.balignl 16, 0xdeadbeef
首先要弄明白.balignl的意思，這其實應該算是一個僞操作符，僞操作符的意思就是機器碼裏，並沒有一個彙編指令與其對應，是由編譯器來實現其功能的。
.balign是意思是：以當前地址爲開始開始，找到第一次出現的以第一個參數爲整數倍的地址，並將其作爲結束地址，
在這個結束地址前面存儲一個字節長度的數據，存儲內容正是第二個參數。如果當前地址正好是第一個參數的倍數，則沒有數據被寫入到內存。
.balign 8, 0xde這條指令的含義可以用下圖表示：
圖解：以當前地址爲開始開始，找到第一次出現的以8爲整數倍的地址，並將其作爲結束地址，在這個結束地址前面存儲一個字節長度的數據0xde。
如果當前地址正好是8的倍數，則沒有數據被寫入到內存。
以此類推，.balignw則表示第二個參數存入的內容長度爲2字節：
.balignw 4, 0x368d
因爲現在填入的內容爲2個字節，那就存在以下幾種情況：
1>當前地址沒有偏移就滿足了以4爲倍數的地址
2>當前地址偏移了1個字節就滿足了以4爲倍數的地址
3>當前地址偏移了2個字節就滿足了以4爲倍數的地址
4>當前地址編移了3個字節就滿足了以4爲倍數的地址
分析一下這四種情況：
1>當沒有偏移的時候，地址中間肯定沒有辦法填上信息
2>當偏移1個字節的時候，地址中間空隙不夠，所以填入的數值，是末定義，也就是說，填入什麼值，不清楚
3>當偏移2個字節的時候，地址中間的空隙正好填入0x368d兩個字節的內容
4>當偏移3個字節的時候，地址中間的空隙大於所要填的內容。此時填入的數值，是末定義，填入什麼值，不清楚
以此類推，.balignl，這個指令用來填與一個字，即4個字節的長度
仔細分析一下就知道，對於.balignl 16, 0xdeadbeef，如果想要0xdeadbeef一定填到當前地址後面某個部分，當前地址偏移量就必須爲4字節，這樣才能保證在任何情況下，偏移的地址所留的空隙剛好填入所要填的內容。
注意：0xdeadbeef是什麼意思？
類似這樣的值很多，像0xabababab，它們的作用就是爲內存做標記，插在那裏，就表示從這個位置往後的一段有特殊作用的內存，而這個位置往前，禁止訪問。
看了上面轉載的博文，算是有豁然開朗了，下面再轉一篇博文，是對這條命令進行的驗證，算是對上面自己理解的一個實踐。
轉自：http://www.liweifan.com/2012/01/11/assembly-embedded-system-balignl-arm/
先將部分代碼貼出，來自於uboot-2011.06目錄下arch\arm\cpu\arm920t\start.S。
- /*
- * armboot - Startup Code for ARM920 CPU-core
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- * Copyright (c) 2001 Marius Gr鰃er <[email protected]>
- * Copyright (c) 2002 Alex Z黳ke <[email protected]>
- * Copyright (c) 2002 Gary Jennejohn <[email protected]>
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- * See file CREDITS for list of people who contributed to this
- * project.
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- * This program is free software; you can redistribute it and/or
- * modify it under the terms of the GNU General Public License as
- * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
- * the License, or (at your option) any later version.
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- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
- * GNU General Public License for more details.
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- * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
- * MA 02111-1307 USA
- */
- #include <asm-offsets.h>
- #include <common.h>
- #include <config.h>
- /*
- *************************************************************************
- *
- * Jump vector table as in table 3.1 in [1]
- *
- *************************************************************************
- */
- .globl _start
- _start: b start_code
- ldr pc, _undefined_instruction
- ldr pc, _software_interrupt
- ldr pc, _prefetch_abort
- ldr pc, _data_abort
- ldr pc, _not_used
- ldr pc, _irq
- ldr pc, _fiq
- _undefined_instruction: .word undefined_instruction
- _software_interrupt: .word software_interrupt
- _prefetch_abort: .word prefetch_abort
- _data_abort: .word data_abort
- _not_used: .word not_used
- _irq: .word irq
- _fiq: .word fiq
- .balignl 16,0xdeadbeef
問題出在58行，.balignl 16,0xdeadbeef，查了以前的筆記得知這是一個僞指令，主要是字節對齊用的。對於某些處理器來說，所編寫的代碼不對齊並不會報錯，但編譯器爲了優化，也可能會自動幫你對齊。但對於另外一些處理器的編譯器來說，彙編代碼裏必須手動保持對齊，否則編譯器會報錯，arm處理器就是如此。本着精讀的態度，上網查了一下資料，結果花掉了1下午的時間o(︶︿︶)o 。。。
balignl有幾個“近親”，具體看下面截圖：
四種功能基本相同，不同之處在於填充時的字節數。.align和.balign是1個字節1個字節的填充，.balignw是2個字節2個字節的填充，而.balignl一次填充4個字節。
我們以balignl爲例說明，它的完整指令格式爲： .balignl {alignment} {,fill} {,max}。
第一個參數alignment爲一個正整數，對齊時要以alignment的值的整數倍爲結束地址，以當前地址爲起始地址，進行字節填充，比如當前地址爲20，而alignment的值我們設定爲16，那麼字節填充自20開始，結束於20後第一個16的倍數地址處，即32處。
第二個參數fill即我們選定的，用來填充的數值。balignl模式下，最大爲4字節，不夠4字節系統會自動補夠4字節，此參數可選，不標則採用默認值0。
第三個參數max也是可選項，默認值爲alignment。若對齊時偏移量大於max，則不偏移。同上例，從16--32，偏移量爲16，如果max我們設置爲8，那麼該偏移不進行。
爲了能更容易理解，我們實際操作下。
將start.S拷貝至任意目錄，保留58行前以及start_code段的代碼（大約在117~124行），方便起見，我直接貼出裁剪後的代碼：
- /*
- * armboot - Startup Code for ARM920 CPU-core
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- * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
- * MA 02111-1307 USA
- */
- #include <asm-offsets.h>
- #include <common.h>
- #include <config.h>
- /*
- *************************************************************************
- *
- * Jump vector table as in table 3.1 in [1]
- *
- *************************************************************************
- */
- .globl _start
- _start: b start_code
- ldr pc, _undefined_instruction
- ldr pc, _software_interrupt
- ldr pc, _prefetch_abort
- ldr pc, _data_abort
- ldr pc, _not_used
- ldr pc, _irq
- ldr pc, _fiq
- _undefined_instruction: .word undefined_instruction
- _software_interrupt: .word software_interrupt
- _prefetch_abort: .word prefetch_abort
- _data_abort: .word data_abort
- _not_used: .word not_used
- _irq: .word irq
- _fiq: .word fiq
- .balignl 16,0xdeadbeef
- start_code:
- /*
- * set the cpu to SVC32 mode
- */
- mrs r0, cpsr
- bic r0, r0, #0x1f
- orr r0, r0, #0xd3
- msr cpsr, r0
OK，首先我們將58行屏蔽掉，然後在59行添加代碼：
58: @ .balignl 16,0xdeadbeef
59: .byte 0x11
保存後，用linux上的交叉編譯器來編譯下，看看什麼效果：
eleven@eleven-desktop:~/workspace$ arm-linux-as start.S -o start.o
start.S: Assembler messages:
start.S:41: Error: misaligned branch destination
提示邊界對齊出錯，這說明arm編譯器沒有自動幫我們對齊。添加的 .byte 0x11 只佔用了1字節，導致其後的全部指令地址都沒有對齊，而arm的指令要求32位對齊，不然無法尋址。所以41行處跳轉去start_code時出現了問題，start_code此時的存儲地址不是4字節的整數倍，當然無法尋址了。
要解決這個問題，這裏我們就需要手動對齊了。在59行後添加如下代碼：
.align 4，0x12
保存後再編譯就順利通過了。爲了能更清楚知道它的作用，我們來看看反彙編代碼：
- eleven@eleven-desktop:~/workspace$ arm-linux-objdump -d start.o
- start.o: file format elf32-littlearm
- Disassembly of section .text:
- 00000000 <_start>:
- 0: ea00000e b 40 <start_code>
- 4: e59ff014 ldr pc, [pc, #20] ; 20 <_undefined_instruction>
- 8: e59ff014 ldr pc, [pc, #20] ; 24 <_software_interrupt>
- c: e59ff014 ldr pc, [pc, #20] ; 28 <_prefetch_abort>
- 10: e59ff014 ldr pc, [pc, #20] ; 2c <_data_abort>
- 14: e59ff014 ldr pc, [pc, #20] ; 30 <_not_used>
- 18: e59ff014 ldr pc, [pc, #20] ; 34 <_irq>
- 1c: e59ff014 ldr pc, [pc, #20] ; 38 <_fiq>
- 00000020 <_undefined_instruction>:
- 20: 00000000 .word 0x00000000
- 00000024 <_software_interrupt>:
- 24: 00000000 .word 0x00000000
- 00000028 <_prefetch_abort>:
- 28: 00000000 .word 0x00000000
- 0000002c <_data_abort>:
- 2c: 00000000 .word 0x00000000
- 00000030 <_not_used>:
- 30: 00000000 .word 0x00000000
- 00000034 <_irq>:
- 34: 00000000 .word 0x00000000
- 00000038 <_fiq>:
- 38: 00000000 .word 0x00000000
- 3c: 121212ee .word 0x121212ee
- 00000040 <start_code>:
- 40: e10f0000 mrs r0, CPSR
- 44: e3c0001f bic r0, r0, #31 ; 0x1f
- 48: e38000d3 orr r0, r0, #211 ; 0xd3
- 4c: e129f000 msr CPSR_fc, r0
仔細看37行處，align 4,0x12的作用體現出來了吧？爲了能夠4字節對齊，添加了0x121212共3字節，這樣就保證了start_code開始處的地址爲4字節的倍數。
接下來我們將剛剛添加的代碼刪除掉，恢復至start.S剛裁剪完後的狀態（不要忘記將58行處的屏蔽去掉）。之後做如下改動（紅色部分爲改動部位）：
- .globl _start //不佔用內存空間
- _start: b start_code //佔用4字節
- ldr pc, _undefined_instruction //佔用4字節
- ldr pc, _software_interrupt //佔用4字節
- ldr pc, _prefetch_abort //佔用4字節
- ldr pc, _data_abort //佔用4字節
- ldr pc, _not_used //佔用4字節
- ldr pc, _irq //佔用4字節
- @ ldr pc, _fiq //屏蔽掉了，這裏不再佔用內存
- _undefined_instruction: .word undefined_instruction //佔用4字節
- _software_interrupt: .word software_interrupt //佔用4字節
- _prefetch_abort: .word prefetch_abort //佔用4字節
- _data_abort: .word data_abort //佔用4字節
- _not_used: .word not_used //佔用4字節
- _irq: .word irq //佔用4字節
- @_fiq: .word fiq //屏蔽掉了，這裏同樣不佔用內存
- .balignl 16,0xdeadbeef
上面一共佔用內存爲 4字節x7 + 4字節x6 = 52字節。離52最近的16的整數倍地址爲64，中間差了12個字節，對齊時需要填充3次的0xdeadbeef，下面我們驗證下，看推斷對不對。
編譯之後再進行反彙編，有如下顯示：
- eleven@eleven-desktop:~/workspace$ arm-linux-objdump -d start.o
- start.o: file format elf32-littlearm
- Disassembly of section .text:
- 00000000 <_start>:
- 0: ea00000e b 40 <start_code>
- 4: e59ff010 ldr pc, [pc, #16] ; 1c <_undefined_instruction>
- 8: e59ff010 ldr pc, [pc, #16] ; 20 <_software_interrupt>
- c: e59ff010 ldr pc, [pc, #16] ; 24 <_prefetch_abort>
- 10: e59ff010 ldr pc, [pc, #16] ; 28 <_data_abort>
- 14: e59ff010 ldr pc, [pc, #16] ; 2c <_not_used>
- 18: e59ff010 ldr pc, [pc, #16] ; 30 <_irq>
- 0000001c <_undefined_instruction>:
- 1c: 00000000 .word 0x00000000
- 00000020 <_software_interrupt>:
- 20: 00000000 .word 0x00000000
- 00000024 <_prefetch_abort>:
- 24: 00000000 .word 0x00000000
- 00000028 <_data_abort>:
- 28: 00000000 .word 0x00000000
- 0000002c <_not_used>:
- 2c: 00000000 .word 0x00000000
- 00000030 <_irq>:
- 30: 00000000 .word 0x00000000
- 34: deadbeef .word 0xdeadbeef
- 38: deadbeef .word 0xdeadbeef
- 3c: deadbeef .word 0xdeadbeef
- 00000040 <start_code>:
- 40: e10f0000 mrs r0, CPSR
- 44: e3c0001f bic r0, r0, #31 ; 0x1f
- 48: e38000d3 orr r0, r0, #211 ; 0xd3
- 4c: e129f000 msr CPSR_fc, r0
.balignl 16,0xdeadbeef 的作用體現出來了，注意看紅色部分，與我們的推斷相吻合。
到此先告一段落吧，相信經過這樣的分析，我應該很久不會忘記.balignl和他那幾個“近親”的作用了，o(∩_∩)o 。
另：4字節對齊是可以理解的，但是關於16字節對齊我還是有些想不通，按照我現在的理解，加不加 .balignl 16,0xdeadbeef 這句都不會影響編譯或者尋址的，之前的所有指令都是4字節大小。
網上查閱，找到了兩種答案：
1.類似這樣的值很多，像0xabababab，它們的作用就是爲內存做標記，插在那裏，就表示從這個位置往後的一段有特殊作用的內存，而這個位置往前，禁止訪問。
2.正如deadbeef一樣，其實是作者故意搞笑，無任何實際意義（如果真是這樣，我會臉紅的。。。）。
你怎樣認爲？想通了的朋友麻煩留言告知，謝謝。
轉了兩片比較好的博文，放到自己的空間裏，算是做備份吧（萬一原作者的博客廢了......我太邪惡了）。