动态加载

符号导出

Kernel 中被 dm-app 访问到的符号需要使用 RTM_EXPORT() 宏来进行声明，类似 Linux 中的 EXPORT_SYMBOL() 宏。

GCC low-level 函数的符号导出

在加载 dm-app 时，可能会遇到找不到某些 GCC low-level runtime library 中的函数符号的情况，如 __floatdidf 、 __umoddi3、__udivdi3、__fixdfdi。这些函数是 GCC 基础运算库的一部分，用于实现 CPU 原生硬件指令无法完成的操作。例如，在 32bit 系统中实现 64bit (long long) 类型数据的除法，GCC 就会自动调用软件函数 __umoddi3 来实现。具体原理可以参考The GCC low-level runtime library。

执行以下操作步骤，可解决这种问题：

1. 使用以下命令，在工具链中找出函数的原型声明：

   $ grep -r -A1 __umoddi3 luban-lite/toolchain/
   toolchain/share/info/gccint.info: -- Runtime Function: unsigned long __umoddi3 (unsigned long A,
   toolchain/share/info/gccint.info-          unsigned long B)

2. 在 Kernel 中使用 RTM_EXPORT() 给函数加上符号导出声明：

   extern unsigned long __umoddi3 (unsigned long a, unsigned long b);
   RTM_EXPORT(__umoddi3);
   extern unsigned long __udivdi3 (unsigned long a, unsigned long b);
   RTM_EXPORT(__udivdi3);
   extern double __floatdidf (long i);
   RTM_EXPORT(__floatdidf);
   extern long __fixdfdi (double a);
   RTM_EXPORT(__fixdfdi);

目录结构

aic-dm-apps 的目录结构如下所示：

├── hello                   // hello 实例
│   ├── hello.mo            // 'scons --app=hello' 命令生成的可执行文件
│   ├── hello.so            // 'scons --lib=hello' 命令生成的库文件
│   ├── main.c              // 可执行文件的 main 函数入口
│   ├── rtt_api_test.c      // dm 中调用 rt-thread api 的函数实例
│   └── SConscript
├── LICENSE
├── README.md
├── SConstruct
├── toolchain               // 自动解压后的工具链
├── tools
│   ├── env
│   ├── host
│   ├── onestep.sh
│   ├── scripts
│   ├── sdk                 // 所有的工程头文件
│   ├── toolchain
│   ├── ua.def
│   ├── ua.py
│   └── ua.pyc
├── win_cmd.bat
└── win_env.bat             // 启动 windows 下的命令行

编译和运行可执行文件.mo

1. 编译 dm-app 为可执行文件
   • 在 Windows 系统上：双击 win_env.bat 打开命令行运行环境。
   • 在 Linux 系统上：直接使用 Shell 命令行即可。

     $ cd luban-lite/packages/artinchip/aic-dm-apps
     $ scons --app=hello             // 编译
     $ ls hello/hello.mo             // 查看目标文件
     $ scons --app=hello -c          // 清理
     

2. 运行 hello.mo
   将生成的 hello.mo 文件拷贝到单板存储介质的文件系统中，在 Shell 下直接运行：

   aic /> /sdcard/hello.mo
   [AIC-DM-APP] init!              // DM 初始化函数 module_init()
   [AIC-DM-APP] Hello, world!      // DM 主函数 main()
   index => 0                      // my_thread_init() 调用 rt-thread API 创建的线程
   index => 1
   index => 2
   index => 3

编译和运行库文件 .so

1. 编译 dm-app 为库文件

   具体步骤如下：

   $ cd luban-lite/packages/artinchip/aic-dm-apps
   $ scons --lib=hello             // 编译
   $ ls hello/hello.so             // 查看目标文件
   $ scons --lib=hello -c          // 清理
   

2. 运行 test_dm_lib
   在 Kernel 中使能 test_dm_lib 测试命令：

   Drivers options  --->
       Drivers examples  --->
           [*] Enable DM Lib test command

   将生成的 hello.so 拷贝到单板存储介质的文件系统中，并使用 test_dm_lib 命令来动态加载：

   aic /> test_dm_lib              // dlopen() 动态加载 /sdcard/hello.so
   [AIC-DM-APP] init!              // DM 初始化函数 module_init()
   index => 0                      // my_thread_init() 调用 rt-thread API 创建的线程
   index => 1
   index => 2

保留 ELF 调试信息

为了能够调试动态模块，需要在编译时保留原始 ELF 文件中的调试信息。

hello.mo 和 hello.so 原始 ELF 文件中含有 debug 信息，为了减少动态加载时的内存大小，通过临时注释掉 rtconfig.py 文件中的 strip 动作 M_POST_ACTION 来实现：

# M_POST_ACTION = M_STRIP + ' -R .hash $TARGET\n' + M_SIZE + ' $TARGET \n'

• 如果 rtconfig.py 文件位于 Luban-Lite\bsp\artinchip\sys\dm\ 目录下，修改该文件；
• 如果 rtconfig.py 文件位于 aic-dm-apps 目录中，则修改该文件。

重新运行 scons --app=hello 或者 scons --lib=hello ，编译出来的 hello.mo 或者 hello.so ELF 文件就会带 debug 调试信息。

计算动态加载地址

动态模块的基地址会在加载函数 dlmodule_load() 加载完动态模块后打印出来。通过 readelf 命令读取 ELF 文件 .text 段的偏移，可以计算出 add-symbol-file 命令中的基地址。

1. 模块动态加载基地址

   aic /> test_dm_lib              // '0x404f8c80' 即模块动态加载的基地址
   01-01 10:05:30 I/NO_TAG: Module: load /sdcard/hello.so to 0x404f8c80 succeed.
   [AIC-DM-APP] init!

2. .text 偏移
   通过 readelf 命令读取 ELF 文件 .text 段的偏移：

   $ readelf -S hello/hello.so     // .text 的 Address 字段为 '0x550'
   Section Headers:
   [Nr] Name              Type             Address           Offset
       Size              EntSize          Flags  Link  Info  Align
       ...
   [7] .text             PROGBITS         000000000000055000000550
       000000000000008e  0000000000000000  AX       002
       ...
   

3. GDB 加载符号表

   在 GDB 中加载动态模块的符号表。假设已经获得了动态加载地址和 .text 段的偏移，可以使用 add-symbol-file 命令来加载符号表。

   示例如下：

   0x404f8c80 + 0x550 = 0x404F91D0

完整 GDB 调试过程

1. 在 GDB 中给系统函数 dlmodule_load() 打上断点：

   (gdb) b dlmodule_load
   

2. 在串口 Shell 中执行 test_dm_lib 命令启动测试：

   test_dm_lib
   

3. GDB 中断在 dlmodule_load() 入口以后，输入 finish 命令让 dlmodule_load() 执行完成：

   (gdb) finish
   

4. 记录串口 Shell 上打印出来的模块动态加载基地址：

   aic /> test_dm_lib
   01-01 10:05:30 I/NO_TAG: Module: load /sdcard/hello.so to 0x404f8c80 succeed.
   [AIC-DM-APP] init!
   

5. 通过 readelf 命令读取 ELF 文件 .text 段的偏移：

   $ readelf -S hello/hello.so     // .text 的 Address 字段为 '0x550'
   Section Headers:
   [Nr] Name              Type             Address           Offset
       Size              EntSize          Flags  Link  Info  Align
       ...
   [7] .text             PROGBITS         000000000000055000000550
       000000000000008e  0000000000000000  AX       002
       ...
   

6. 计算出 .text 的动态基地址：

   0x404f8c80 + 0x550 = 0x404F91D0

7. GDB 中加载 hello.so 符号表：

   (gdb) add-symbol-file aic-dm-apps/hello/hello.so 0x404F91D0
   

8. 操作 GDB 跳转到 hello.so 中的 my_thread_init() 函数后，可以开始调试：

   (gdb) n
   30      func();(gdb) s
   my_thread_init () at hello/rtt_api_test.c:18
   18tid= rt_thread_create("tMyTask", my_thread_entry, RT_NULL
   

创建用户 DM App

用户可以基于 hello 实例来开发自己的 DM app ，把 hello 文件夹复制并改名成自己的应用：

1. 进入 luban-lite/packages/artinchip/aic-dm-apps 目录。
2. 复制 hello 文件夹并重命名为自己的应用名称，例如 xxxapp。
3. 在终端中运行 scons --app=xxxapp，编译应用程序。
4. 运行 ls xxxapp/xxxapp.mo 查看目标文件。
5. 运行 scons --app=xxxapp -c 清理编译产物。

$ cd luban-lite/packages/artinchip/aic-dm-apps
$ cp -r hello xxxapp
$ scons --app=xxxapp            // 编译
$ ls xxxapp/xxxapp.mo           // 目标文件
$ scons --app=xxxapp -c         // 清理

把用户源文件拷贝到 xxxapp 文件夹，编辑 xxxapp/SConscript 文件让所有源文件能被 SCons 编译。关于 SConscript 的语法和修改方法，参考 SConstruct。