基于GNU Binutils的嵌入式系统交叉汇编器和交叉连接器的移植

摘要

伴随着二十一世纪的曙光,形式多样的数字化产品已经开始成为信息处理的一大主要工具,并且正在逐步形成一个充满商机的巨大产业.数字化产品的核心是嵌入式系统,其迅猛发展不仅为嵌入式系统展现了美好前景,注入了新的生命,同时也对嵌入式系统技术,特别是嵌入式软件技术提出新的挑战.嵌入式系统的软件的开发一般采用交叉编译的方式,目前以Linux为主机操作系统,GCC为交叉编译系统,为嵌入式设备生成可执行程序已成为日益流行的解决方案.GCC编译系统的汇编器和连接器使用的是GNU Binutils工具包中的GNU AS和GNU LD.该文为实现GNU AS和GNU LD对目标处理器MIPSX的移植,分析了MIPSX的体系结构和及所使用的a.out二进制目标文件格式,研究了GCC编译系统中的汇编器GNU AS,连接器GNU LD与其共同使用的BFD库的实现机制,并完成了GNUAS和GNU LD对目标机MIPSX的移植.论文第一章首先介绍了开发背景,概述了目标机MIPSX体系结构以及二进制目标文件格式,然后介绍了交叉汇编器和交叉连接器以及GNU AS和GNU LD所属的GNU Binutils工具包的概况.第二章研究了MIPSX体系结构以及a.out二进制目标文件格式.第三章详细研究了GNU AS和GNU LD的实现机制,并研究了GNU Binutils用来操作二进制文件的BFD库的实现机制.第四章实现了BFD库、GNUAS和GNU LD对目标机MIPSX移植.第五章介绍了测试方法和测试工具,其中特别研究了模拟器SPIM的实现机制并完成了其对目标机MIPSX的移植.最后是结束语.

目录

摘要

第一章 绪论

1.1 嵌入式系统的特点和应用前景

1.2 嵌入式系统的交叉汇编器和连接器

1.3 基于GNU Binutils的MIPSX交叉汇编器和连接器

第二章MIPSX处理器与目标文件格式

2.1 MIPSX处理器

2.1.1内存组织结构

2.1.2寄存器

2.1.3流水线和指令时钟

2.1.4 MIPSX指令集

2.2 a.out目标文件格式

2.2.1 exec头结构

2.2.2代码段、数据段和bss段

2.2.3 数据和代码的重定位信息

2.2.4符号表

第三章 GNU AS和GNU LD实现机制分析

3.1 BFD库

3.1.1 BFD重要的数据结构

3.1.2 BFD的工作机制

3.1.3 BFD的后端bfd_taarget

3.1.4 BFD的重定位处理

3.1.5 BFD分析结论

3.2 汇编器GNUAS

3.2.1 GNUAS中重要的数据类型

3.2.2汇编器的工作机制

3.2.3 GNUAS分析结论

3.3 连接器GNULD

3.3.1 GNULD的数据结构

3.3.2 GNULD实现机制分析

3.3.3连接器脚本

3.3.4 GNULD分析结论

第四章 移植GNU AS和GNU LD

4.1 移植准备工作

4.2 移植BFD库

4.3 移植汇编器GNU AS

4.3.1 GNUAS目录的移植

4.3.2配置脚本的修改

4.3.3延时槽问题

4.4 移植连接器GNULD

4.5段的扩展

4.5.1扩展段的原因

4.5.2解决方案

第五章模拟器SPIM和测试

5.1 测试集

5.2 分析反汇编

5.3 模拟器SPIM的移植和使用

5.3.1 SPIM的工作机制

5.3.2移植SPIM

5.3.3合作SPIM

5.4 在硬件上测试

第六章结束语

参考文献

致谢