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智能设备-MIPS架构初探

推荐 原创

周杰伦

文章分类智能设备阅读数 : 18阅读时长 : 9分钟


【智能设备-MIPS架构初探】此文章归类为：智能设备。

MIPS交叉编译环境配置

通过下面的.sh脚本一键安装

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#!/bin/sh
 
# Qemu
sudo apt install qemu-user-static # 允许直接运行其他架构的静态编译二进制文件（如MIPS程序）
sudo apt install qemu-system-mips # 完整模拟MIPS架构
sudo apt install binfmt-support   # 自动识别非本地架构的可执行文件格式，需配合QEMU使用
 
# gdb-multiarch
sudo apt install gdb-multiarch    # 支持多架构的GDB调试器，可调试MIPS/ARM等非x86程序
 
# MIPS依赖
sudo apt-get install gcc-mips-linux-gnu
sudo apt-get install gcc-mipsel-linux-gnu
sudo apt-get install gcc-mips64-linux-gnuabi64
sudo apt-get install gcc-mips64el-linux-gnuabi64

调试第一个MIPS程序

源代码

预编译的c程序：

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#include
int mySum(int a,int b)
{
    int value=a+b;
    return value;
}
 
int main()
{
    int result=mySum(1,2);
    printf("%d\n",result);
    return 0;
}

静态编译

MIPS跟x86架构一样，MIPS程序也有32位、64位、大端序和小端序的区分，编译不同文件所需的命令如下

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# 32位小端序程序
mipsel-linux-gnu-gcc demo.c -o demo_32_little -static -g
# 64位小端序程序
mips64el-linux-gnuabi64-gcc demo.c -o demo_64_little -static -g
# 32位大端序程序
mips-linux-gnu-gcc demo.c -o demo_32_big -static -g
# 64位大端序程序
mips64-linux-gnuabi64-gcc demo.c -o demo_64_big -static -g

用file和readelf验证编译的MIPS程序
image.png

静态编译的运行

使用qemu-xxxx-static模拟运行对应的文件即可

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qemu-mipsel-static ./demo_32_little
qemu-mips-static ./demo_32_big
qemu-mips64el-static ./demo_64_little
qemu-mips64-static ./demo_64_big

image-1.png

动态编译

去掉-static参数就可以了

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# 32位小端序程序
mipsel-linux-gnu-gcc demo.c -o demo_32_little_dy -g
# 64位小端序程序
mips64el-linux-gnuabi64-gcc demo.c -o demo_64_little_dy -g
# 32位大端序程序
mips-linux-gnu-gcc demo.c -o demo_32_big_dy -g
# 64位大端序程序
mips64-linux-gnuabi64-gcc demo.c -o demo_64_big_dy -g

同样可以用file和readelf命令查看文件详情，这里就看一下32位小端的
image-5.png

动态编译运行

动态编译的程序需要指定动态链接库。在ubuntu中，mips的动态依赖库安装在了/usr/目录中
image-2.png

如果不在，用find命令找一个这个文件夹，比如
image-3.png

找到动态链接库后，加上参数-L /usr/mipsel-linux-gnu就可以了

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qemu-mipsel-static -L /usr/mipsel-linux-gnu ./demo_32_little_dy
qemu-mips-static -L /usr/mips-linux-gnuabi64 ./demo_32_big _dy
qemu-mips64el-static -L /usr/mips64el-linux-gnu ./demo_64_little_dy
qemu-mips64-static -L /usr/mips64-linux-gnuabi64 ./demo_64_big_dy

以动态链接的32位小端为例
image-4.png

调试

以demo_32_little为例，首先命令行输入qemu-mipsel -g 2234 ./demo_32_little在2234端口运行。
image-6.png

再打开另一个命令行，打开gdb-multiarch调试工具，依次输入

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set architecture mips     #设为mips架构
set endian little         #设置大小端 #大端程序设为big
target remote localhost:2234

image-8.png

成功进入调试界面。
image-9.png

32位MIPS架构入门

MIPS寄存器

在调试界面输入info registers查看该程序中的寄存器
image-11.png
比x86多很多，我们分为两类，一类是通用寄存器（黄色部分），一类是特殊寄存器。

通用寄存器

寄存器编号 寄存器名称 全称 说明
$0 zero 常量寄存器(Constant Value 0) 常数值，永远为0
$1 $at 汇编临时寄存器（Assembly Temporary） 用于处理在16位以上的大常数时使用
2 \~3 v0 \~v1 value 用于存储函数或者函数返回的值
4 \~7 a0 \~a3 Arguments 存放函数调用时的参数
8 \~15 t0 \~t7 Temporary variable 存放临时变量
16 \~23 s0 \~s7 保存寄存器（saved） 函数调用和返回时需要保存寄存器的值
24 \~25 t8 \~t9 Temporary variable 存放临时变量
26 \~27 k0 \~k1 Keep 保存异常处理和中断的返回值
$28 $gp 全局指针（Global Pointer） 略
$29 $sp 堆栈指针（Stack Pointer） 指向栈顶
$30 b66K9s2c8@1M7q4)9K6b7g2)9J5c8W2)9J5c8Y4N6%4N6#2)9J5k6i4M7K6i4K6u0W2L8%4u0Y4i4K6u0r3x3e0V1&6z5q4)9J5c8V1#2S2N6r3S2Q4x3V1k6y4j5i4c8Z5e0f1H3`.">fpfp或fp或s8 栈帧指针（Frame Pointer）
或有时候会作用第九个saved寄存器		 一般我们把它看作$fp，但有时候他也会作为$s8，比如“实例分析：demo_32_little”中的这条汇编指令sw $fp,0x20($sp)
$31 $ra Return Address 保存函数的返回地址

特殊寄存器

这里先介绍三个：b59K9s2c8@1M7q4)9K6b7g2)9J5c8W2)9J5c8Y4N6%4N6#2)9J5k6i4M7K6i4K6u0W2L8%4u0Y4i4K6u0r3x3e0V1&6z5q4)9J5c8V1#2S2N6r3S2Q4x3V1k6y4j5i4c8Z5e0f1H3`.">lolo、lo、hi和$pc：

寄存器名称 全称 功能
$pc 程序计数器（Program Counter 下一条要执行的指令的地址（类似6中的eip）
$hi 高 32 位寄存器（High register） 用于乘法（mult、multu）和除法（div、divu）运算。乘法运算时,f48K9s2c8@1M7q4)9K6b7g2)9J5c8W2)9J5c8Y4N6%4N6#2)9J5k6i4M7K6i4K6u0W2L8%4u0Y4i4K6u0r3x3e0V1&6z5q4)9J5c8V1#2S2N6r3S2Q4x3V1k6y4j5i4c8Z5e0f1H3`.">hihi保存结果的高 32 位；除法运算时，hi保存结果的高32位；除法运算时，hi 保存余数。
$lo 低 32 位寄存器（Low register） 用于乘法（mult、multu）和除法（div、divu）运算。乘法运算时，40aK9s2c8@1M7q4)9K6b7g2)9J5c8W2)9J5c8Y4N6%4N6#2)9J5k6i4M7K6i4K6u0W2L8%4u0Y4i4K6u0r3x3e0V1&6z5q4)9J5c8V1#2S2N6r3S2Q4x3V1k6y4j5i4c8Z5e0f1H3`.">lolo 保存结果的低 32 位；除法运算时，lo保存结果的低32位；除法运算时，lo 保存商。


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