WINCE TOC解析文章2

拼搏现实的明天。 2022-09-18 11:54 60阅读 0赞

1.  TOC是什么

TOC:Table Of Contents, OEM on disk structure.

2.  为什么要进行全局变量重定位

Bootloader的主控制函数BootloaderMain()调用的第一个函数是KernelRelocate (pTOC)，WINCE操作系统OAL模块的启动过程中调用的ARMInit()函数页调用了KernelRelocate (pTOC)。这两次对KernelRelocate函数的调用把全局变量重定位到RAM中，只不过它们操作的对象不同。OAL模块的ARMInit函数调用的KernelRelocate函数是对WINCE操作系统镜像的全局变量进行重定位，而BootloaderMain函数调用KernelRelocate函数是对Bootloader的全局变量重定位。

那么为什么要对bootloader及操作系统的全局变量进行重定位呢？ bootloader及WINCE操作系统的源代码中，需要定义一些全局变量，当这两者的源代码分别编译链接成可执行的二进制文件后，这些全局变量被放在可执行文件的一个数据段中。此二进制代码被烧写到目标设备上，包括全局变量所在的数据段，而很多种情况下，bootloader是在只读的目标设备(比如nor flash)上运行，如果是这种情况，那么bootloader的代码要对全局变量进行写操作就会失败。因此，需要把bootloader的全局变量所在的数据段移到RAM中，来确保全局变量可写。而在操作系统启动过程中，需要把镜像的数据从目标设备(比如nand flash)读入到config.bib文件中定义的RAMIMAGE的区域内，这块区域是SDRAM

我们知道boot的方式一般有nandboot和nor boot这两种，其中nor flash支持XIP执行的方式，但因为nor flash价格相对nand flash高许多，所以现在很多系统采用的boot方式是nand boot方式，但不管使用哪种方式，保存着bootloader的镜像和WINCE镜像的nand flash或是norflash

3.  如何实现全局变量重定位

相关的代码如下：

// Gets replaced by RomLoader with realaddress

ROMHDR \* volatile const pTOC = (ROMHDR\*)-1;

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

可知它是一个指向ROMHDR结构体的指针。此指针描述了整个ROM的几乎所有信息。但是也可看到在变量声明时，此变量被赋予了一个非法值-1.那么这个变量到底是在什么时候、什么地方被初始化的呢？

此指针指向包含ROM信息的结构体，在编写代码时，代码本身不可能知道自己将会被烧写到什么样的ROM里。因此代码本身是不包含ROM信息的，那么唯一可以确定ROM信息的就是ROM的制作工具—RomImage.exe（MakeImage.exe调用RomImage.exe来打包所有的文件，RomImage.exe接受BIB文件作为参数，根据BIB(eboot.bib,config.bib,platform.bib)文件的内容打包，在该步中，MakeImage.exe会调用命令：romimage config.bib(这个文件是我的理解)，从而根据config.bib的内容来把EBOOT打包为ROM文件(eboot.nb0)时初始化的。）。

RomImage.exe把文件打包为ROM文件时，读取一些特殊的全局变量或函数的符号表，然后对这些符号表进行一些操作。pTOC全局变量就是这些特殊的全局符号之一。RomImage.exe保证代码在ROM运行时，pTOC指针已经指向了正确的位置。

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

void BootloaderMain (void)

……………………

// relocate globals to RAM

if (!KernelRelocate (pTOC))

// spin forever

HALT (BLERR\_KERNELRELOCATE);

……………………

KernelRelocate的函数体如下所示：

KernelRelocate

//KernelRelocate: move global variables to RAM

static BOOL KernelRelocate (ROMHDR \*const pTOC)

ULONG loop;

COPYentry \*cptr;

if (pTOC == (ROMHDR\*const) -1)

return (FALSE);// spin forever!

// This is where the datasections become valid... don't read globals until after //this

for (loop = 0; loop< pTOC->ulCopyEntries; loop++)

cptr = (COPYentry\*)(pTOC->ulCopyOffset + loop\*sizeof(COPYentry));

if(cptr->ulCopyLen)

memcpy((LPVOID)cptr->ulDest,(LPVOID)cptr->ulSource,cptr->ulCopyLen);

if(cptr->ulCopyLen != cptr->ulDestLen)

memset((LPVOID)(cptr->ulDest+cptr->ulCopyLen),0,

cptr->ulDestLen-cptr->ulCopyLen);

return (TRUE);

4.  ROMHDR结构体

我们知道pTOC是一个指向ROMHDR结构体的指针，这个结构体在xxx:\\WINCE500\\PUBLIC\\COMMON\\OAK\\INC的romldr.h下定义，内容如下

typedefstruct ROMHDR \{

ULONG  dllfirst;               // firstDLL address

ULONG  dlllast;                // lastDLL address

ULONG  physfirst;              // first physical address

ULONG  physlast;               // highestphysical address

ULONG  nummods;                // numberof TOCentry's

ULONG  ulRAMStart;             // startof RAM

ULONG  ulRAMFree;              // startof RAM free space

ULONG  ulRAMEnd;               // end ofRAM

ULONG  ulCopyEntries;          // numberof copy section entries

ULONG  ulCopyOffset;           // offsetto copy section

ULONG  ulProfileLen;           // lengthof PROFentries RAM

ULONG  ulProfileOffset;        // offsetto PROFentries

ULONG  numfiles;               // numberof FILES

ULONG  ulKernelFlags;          //optional kernel flags from ROMFLAGS .bib config option

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

Percentageof RAM used for filesystem  fromFSRAMPERCENT .bib config option

byte0 = \#4K chunks/Mbyte of RAM for filesystem 0-2Mbytes 0-255

byte1 = \#4K chunks/Mbyte of RAM for filesystem 2-4Mbytes 0-255

byte2 = \#4K chunks/Mbyte of RAM for filesystem 4-6Mbytes 0-255

byte3 = \#4K chunks/Mbyte of RAM for filesystem > 6Mbytes 0-255

/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/

ULONG  ulFSRamPercent;         //

ULONG  ulDrivglobStart;        // devicedriver global starting address

ULONG  ulDrivglobLen;          // devicedriver global length

USHORT usCPUType;              // CPU(machine) Type

USHORT usMiscFlags;            //Miscellaneous flags

PVOID  pExtensions;            // pointerto ROM Header extensions

ULONG  ulTrackingStart;        //tracking memory starting address

ULONG  ulTrackingLen;          //tracking memory ending address

\}ROMHDR;

所用的结构体COPYentry的内容如下：

typedefstruct COPYentry \{

ULONG  ulSource;               // copysource address

ULONG  ulDest;                 // copydestination address

ULONG  ulCopyLen;              // copylength

ULONG  ulDestLen;              // copydestination length

// (zero fill toend if > ulCopyLen)

\}COPYentry;

但Romimage.exe如何去初始化这些结构体的呢？首先我们通过下图的命令所得到的文本文件内容如下：

![0_1330071402bdDH.gif][]

图1

所得到的文本文件的部分内容：

![0_13300716372s84.gif][]

图2

打包工具Romimage.exe根据config.bib

![0_133007184166rN.gif][]

图3

根据“NK       8C200000  01B00000 RAMIMAGE”，Romimage.exe在编译的时候初始化ROMHDR结构体的成员physfirst=0x8C200000，也就是图2中的“Physical First      : 0x8C200000  ”，但是操作系统镜像的实际大小是图2的“length = 0x0158537C”，所以可以得出0x8C200000+0x0158537C=图2的“Physical Last       : 0x8D78537C  ”，这就初始化了成员physlast=0x8D758537C，其他的成员的初始化可以根据.bib文件来推导。

5.  深入认识TOC数据

WINCE操作系统nk.bin文件是最常用的记录格式类型的操作系统镜像文件(还有nk.nb0)。镜像数据nk.bin格式：最开始是7个字节的文件头，内容为42 30 30 30 46 46 0A，即“B000FF\\x0A”，我用记事本打开时看到的内容如下：

![0_133007191061w6.gif][]

图4

接下来的4字节是操作系统镜像数据的目的起始地址(Image Start)，再4字节是以字节为单位的镜像数据长度(length)，再接下来就是nk.bin的逐条记录(Record)，也就是操作系统镜像的数据正文，其中每一条记录由4字节起始地址(Start)、4字节数据长度(Length)、4字节校验码(Chksum)和Length个字节的记录数据(RecordData)组成，见下图：  
![0_1330072016iRRL.gif][]

图5

接下来，我们通过图6可知pTOC=0x8d783764,它所指向的内存区域的操作系统镜像数据保存在Record\[144\]中，这条记录的长度为0x54(=84个字节)，正好是ROMHDR类型的大小  (19\*4+2\*2+4=84)吻合

![0_1330072236A49x.gif][]

[0_1330071402bdDH.gif]: /images/20220828/7bac531856604f03b593c3d37e9efac1.png
[0_13300716372s84.gif]: /images/20220828/2c46c2d76e434974a076eab99fdd813b.png
[0_133007184166rN.gif]: /images/20220828/3bfd34e7de524dc09eb820b6ba5aed51.png
[0_133007191061w6.gif]: /images/20220828/4b696f43617b422f8d1dcb2e457e69ac.png
[0_1330072016iRRL.gif]: /images/20220828/ad8421dc4f9b412b966a7335c6818e76.png
[0_1330072236A49x.gif]: /images/20220828/cf114be0a849411787f7d54f67a545b7.png