记录下：u-boot很久前就看了，也做了移植。这次重新看到U-BOOT的代码，是由于昨晚上头上一个裸机的小应用，基础裸机程序的开发要告一段落了，正式去学习linux的驱动。为此想把自己写的或者网上抄的代码整理下，做成一个比较合理的项目工程样的。这个最先要解决的就是启动代码的完整性，就想到了U-boot的代码组织管理方式，以及多平台支持方面的处理。比较了下自己写的和U-boot的第一阶段的代码基本流程还是一致的（缺少合理的组织）。
为什么要这么做？1、项目不是一个人可以完成的；2、一个人可以完成的，但不合理的代码组织方式，也会使得一个项目难以完成。所以学习。
回归正题：
如题，这句话在u-boot start.s中中断向量表最后出现的，实在不能理解（第一看的时候忙于对着教程移植了）。晚上看了篇博文http://haoyeren.blog.sohu.com/84511571.html，实在不知道说的是什么意思（个人水平不够吧）。就专门查了balignl的含义.
简单说就是为了中断向量表后保持字节对齐（这里提一下ARM ABI AAPCS规定的堆栈指针要8字节对齐），如果不满足对齐，PC自动后移到对齐位置，同时跳过的地址空间填充一些特定的或者随机的数据。
下面具体介绍（转自http://zqwt.012.blog.163.com/blog/static/12044684201031102956976/）：
.balignl 16, 0xdeadbeef
首先要弄明白.balignl的意思，这其实应该算是一个伪操作符，伪操作符的意思就是机器码里，并没有一个汇编指令与其对应，是由编译器来实现其功能的。
.balign是意思是：以当前地址为开始开始，找到第一次出现的以第一个参数为整数倍的地址，并将其作为结束地址，
在这个结束地址前面存储一个字节长度的数据，存储内容正是第二个参数。如果当前地址正好是第一个参数的倍数，则没有数据被写入到内存。
.balign 8, 0xde这条指令的含义可以用下图表示：
图解：以当前地址为开始开始，找到第一次出现的以8为整数倍的地址，并将其作为结束地址，在这个结束地址前面存储一个字节长度的数据0xde。
如果当前地址正好是8的倍数，则没有数据被写入到内存。
以此类推，.balignw则表示第二个参数存入的内容长度为2字节：
.balignw 4, 0x368d
因为现在填入的内容为2个字节，那就存在以下几种情况：
1>当前地址没有偏移就满足了以4为倍数的地址
2>当前地址偏移了1个字节就满足了以4为倍数的地址
3>当前地址偏移了2个字节就满足了以4为倍数的地址
4>当前地址编移了3个字节就满足了以4为倍数的地址
分析一下这四种情况：
1>当没有偏移的时候，地址中间肯定没有办法填上信息
2>当偏移1个字节的时候，地址中间空隙不够，所以填入的数值，是末定义，也就是说，填入什么值，不清楚
3>当偏移2个字节的时候，地址中间的空隙正好填入0x368d两个字节的内容
4>当偏移3个字节的时候，地址中间的空隙大于所要填的内容。此时填入的数值，是末定义，填入什么值，不清楚
以此类推，.balignl，这个指令用来填与一个字，即4个字节的长度
仔细分析一下就知道，对于.balignl 16, 0xdeadbeef，如果想要0xdeadbeef一定填到当前地址后面某个部分，当前地址偏移量就必须为4字节，这样才能保证在任何情况下，偏移的地址所留的空隙刚好填入所要填的内容。
注意：0xdeadbeef是什么意思？
类似这样的值很多，像0xabababab，它们的作用就是为内存做标记，插在那里，就表示从这个位置往后的一段有特殊作用的内存，而这个位置往前，禁止访问。
看了上面转载的博文，算是有豁然开朗了，下面再转一篇博文，是对这条命令进行的验证，算是对上面自己理解的一个实践。
转自：http://www.liweifan.com/2012/01/11/assembly-embedded-system-balignl-arm/
先将部分代码贴出，来自于uboot-2011.06目录下arch\arm\cpu\arm920t\start.S。
- /*
- * armboot - Startup Code for ARM920 CPU-core
- *
- * Copyright (c) 2001 Marius Gr鳂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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- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * 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
问题出在58行，.balignl 16,0xdeadbeef，查了以前的笔记得知这是一个伪指令，主要是字节对齐用的。对于某些处理器来说，所编写的代码不对齐并不会报错，但编译器为了优化，也可能会自动帮你对齐。但对于另外一些处理器的编译器来说，汇编代码里必须手动保持对齐，否则编译器会报错，arm处理器就是如此。本着精读的态度，上网查了一下资料，结果花掉了1下午的时间o(︶︿︶)o 。。。
balignl有几个“近亲”，具体看下面截图：
四种功能基本相同，不同之处在于填充时的字节数。.align和.balign是1个字节1个字节的填充，.balignw是2个字节2个字节的填充，而.balignl一次填充4个字节。
我们以balignl为例说明，它的完整指令格式为： .balignl {alignment} {,fill} {,max}。
第一个参数alignment为一个正整数，对齐时要以alignment的值的整数倍为结束地址，以当前地址为起始地址，进行字节填充，比如当前地址为20，而alignment的值我们设定为16，那么字节填充自20开始，结束于20后第一个16的倍数地址处，即32处。
第二个参数fill即我们选定的，用来填充的数值。balignl模式下，最大为4字节，不够4字节系统会自动补够4字节，此参数可选，不标则采用默认值0。
第三个参数max也是可选项，默认值为alignment。若对齐时偏移量大于max，则不偏移。同上例，从16--32，偏移量为16，如果max我们设置为8，那么该偏移不进行。
为了能更容易理解，我们实际操作下。
将start.S拷贝至任意目录，保留58行前以及start_code段的代码（大约在117~124行），方便起见，我直接贴出裁剪后的代码：
- /*
- * armboot - Startup Code for ARM920 CPU-core
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- * Copyright (c) 2002 Alex Z黳ke <[email protected]>
- * Copyright (c) 2002 Gary Jennejohn <[email protected]>
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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，首先我们将58行屏蔽掉，然后在59行添加代码：
58: @ .balignl 16,0xdeadbeef
59: .byte 0x11
保存后，用linux上的交叉编译器来编译下，看看什么效果：
eleven@eleven-desktop:~/workspace$ arm-linux-as start.S -o start.o
start.S: Assembler messages:
start.S:41: Error: misaligned branch destination
提示边界对齐出错，这说明arm编译器没有自动帮我们对齐。添加的 .byte 0x11 只占用了1字节，导致其后的全部指令地址都没有对齐，而arm的指令要求32位对齐，不然无法寻址。所以41行处跳转去start_code时出现了问题，start_code此时的存储地址不是4字节的整数倍，当然无法寻址了。
要解决这个问题，这里我们就需要手动对齐了。在59行后添加如下代码：
.align 4，0x12
保存后再编译就顺利通过了。为了能更清楚知道它的作用，我们来看看反汇编代码：
- 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
仔细看37行处，align 4,0x12的作用体现出来了吧？为了能够4字节对齐，添加了0x121212共3字节，这样就保证了start_code开始处的地址为4字节的倍数。
接下来我们将刚刚添加的代码删除掉，恢复至start.S刚裁剪完后的状态（不要忘记将58行处的屏蔽去掉）。之后做如下改动（红色部分为改动部位）：
- .globl _start //不占用内存空间
- _start: b start_code //占用4字节
- ldr pc, _undefined_instruction //占用4字节
- ldr pc, _software_interrupt //占用4字节
- ldr pc, _prefetch_abort //占用4字节
- ldr pc, _data_abort //占用4字节
- ldr pc, _not_used //占用4字节
- ldr pc, _irq //占用4字节
- @ ldr pc, _fiq //屏蔽掉了，这里不再占用内存
- _undefined_instruction: .word undefined_instruction //占用4字节
- _software_interrupt: .word software_interrupt //占用4字节
- _prefetch_abort: .word prefetch_abort //占用4字节
- _data_abort: .word data_abort //占用4字节
- _not_used: .word not_used //占用4字节
- _irq: .word irq //占用4字节
- @_fiq: .word fiq //屏蔽掉了，这里同样不占用内存
- .balignl 16,0xdeadbeef
上面一共占用内存为 4字节x7 + 4字节x6 = 52字节。离52最近的16的整数倍地址为64，中间差了12个字节，对齐时需要填充3次的0xdeadbeef，下面我们验证下，看推断对不对。
编译之后再进行反汇编，有如下显示：
- 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 的作用体现出来了，注意看红色部分，与我们的推断相吻合。
到此先告一段落吧，相信经过这样的分析，我应该很久不会忘记.balignl和他那几个“近亲”的作用了，o(∩_∩)o 。
另：4字节对齐是可以理解的，但是关于16字节对齐我还是有些想不通，按照我现在的理解，加不加 .balignl 16,0xdeadbeef 这句都不会影响编译或者寻址的，之前的所有指令都是4字节大小。
网上查阅，找到了两种答案：
1.类似这样的值很多，像0xabababab，它们的作用就是为内存做标记，插在那里，就表示从这个位置往后的一段有特殊作用的内存，而这个位置往前，禁止访问。
2.正如deadbeef一样，其实是作者故意搞笑，无任何实际意义（如果真是这样，我会脸红的。。。）。
你怎样认为？想通了的朋友麻烦留言告知，谢谢。
转了两片比较好的博文，放到自己的空间里，算是做备份吧（万一原作者的博客废了......我太邪恶了）。