• IT-Karriere:
  • Services:

Reverse Engineering: Pin sucht Kontakt

Ohne die notwendige Hardware-Unterstützung ist auch ein lauffähiges Linux nicht viel Wert. Mit einigen Tricks analysieren wir, wie der Prozessor die Hardware eines Oszilloskops ansteuert.

Eine Anleitung von Christer Weinigel, übersetzt von veröffentlicht am
Code des Bootloaders
Code des Bootloaders (Bild: Christer Weinigel)

Im dritten Teil meiner fünfteiligen Serie zur Analyse eines Oszilloskops per Reverse Engineering versuche ich, herauszufinden, welche Funktion die GPIO-Pins des SoC haben. Bis jetzt habe ich es geschafft, Linux auf dem Oszilloskop zum Laufen zu bekommen und weiß, was alles in dessen Flashspeicher steckt.

Wo anfangen?

Disassemblierten Binärcode zu analysieren, ist aufwendig und langweilig. Die 3 MByte große Binärdatei mit dem originalen Betriebssystem des Oszilloskops durchzugehen, würde Jahre brauchen, deswegen habe ich beschlossen, eine Abkürzung zu nehmen.

Was mich am meisten interessiert, ist Code, der mit der Hardware interagiert, sprich die GPIO-Pins. Üblicherweise lädt der entsprechende Code zum Zugriff auf die GPIO-Register die Basis-Adresse der zugehörigen GPIO-Bank in ein CPU-Register und steuert dann den Pin mit einer Kombination aus CPU-Register plus Offset-Wert des jeweiligen GPIO-Registers des betreffenden Pins. Eine Bank ist hier ein zusammenhängender Speicherbereich, der eine Anzahl von Pins und ihre Eigenschaften repräsentiert.

Die Basis-Adresse für die GPIO-Register ist 0x56000000. Und der Binärcode für eine ARM-Instruktion, um einen Wert in ein CPU-Register zu laden, ist 0xe3a0?456. Das Fragezeichen steht für die CPU-Register-Nummer und die 56 am Ende sind die höchsten 8 Bit der Adresse. Die Suche ist nun recht trivial, ich gebe die Betriebsystemdatei "os" aus, leite die Ausgabe an das Kommandozeilenprogramm less um und verwende dessen /-Kommando, um nach den Bytes der Instruktionen suchen zu lassen.

$ hd "os" | less
/56 .4 a0 e3
Stellenmarkt
  1. Westermann Gruppe, Braunschweig
  2. ERGO Group AG, Düsseldorf

Dann benutze ich das Programm Medusa, um den Code um die Fundstellen anzuschauen und zu analysieren. Immer noch aufwendig, aber immer noch besser, als den gesamten Code durchzugehen.

Ein Blick auf die Fundstellen

So finde ich zum Beispiel einige Wrapper-Funktionen, mit denen die GPIO-Pins GPB4 und GPB9 gesteuert werden.

  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • I2C-Kommunikation (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • Analog-Frontend (Foto: Christer Weinigel)
(Foto: Christer Weinigel)

Das ist an sich noch wenig nützlich. Aber ich versehe die Funktionen mit beschreibenden Namen und setze die Disassemblierung fort. So stoße ich auf den Code, wo diese Funktionen aufgerufen werden.

  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • I2C-Kommunikation (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • Analog-Frontend (Foto: Christer Weinigel)
(Foto: Christer Weinigel)

Wie bereits an den Funktionsnamen erkennbar, habe ich schon herausgefunden, dass diese Pins für den I2C-Bus benutzt werden. Die erste Funktion i2c_start konfiguriert die beiden Pins für die Ausgabe und setzt dann GPB4 und GPB9 auf Low. Die zweite Funktion setzt GPB4 zuerst auf Low, GPB9 auf High und danach GPB4 ebenfalls auf High.

Hier ist eine Abbildung aus einem I2C-Tutorial, wie der Signalverlauf auf dem I2C-Bus aussieht:

  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • I2C-Kommunikation (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • (Foto: Christer Weinigel)
  • Analog-Frontend (Foto: Christer Weinigel)
I2C-Kommunikation (Foto: Christer Weinigel)

Wenn GPB4 die SDA-Leitung ansteuert und GBP9 die SCL-Leitung entspricht der Code perfekt den I2C-Start- und Stop-Signalen. Weitere Funktionen im Binärcode an dieser Stelle implementieren Schreib- und Lese-Operationen für den I2C-Bus.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
I2C mit Linux 
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6.  


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. (reduzierte Überstände, Restposten & Co.)

AgentBignose 25. Nov 2016

Ähm, ja.... Was meinst du wie Leute wie der ursprüngliche Autor gefragt sind...

Karl-Heinz 23. Nov 2016

heißen die Dinger hier. Vielleicht bin ich aber auch nur zu oldschool :)

Luu 23. Nov 2016

Einfach nur große Klasse. Könnten sich andere eine Scheibe von abschneiden.


Folgen Sie uns
       


Geforce RTX 3070 - Test

Die Grafikkarte liegt etwa gleichauf mit der Geforce RTX 2080 Ti.

Geforce RTX 3070 - Test Video aufrufen
Librem Mini v2 im Test: Der kleine Graue mit dem freien Bios
Librem Mini v2 im Test
Der kleine Graue mit dem freien Bios

Der neue Librem Mini eignet sich nicht nur perfekt für Linux, sondern hat als einer von ganz wenigen Rechnern die freie Firmware Coreboot und einen abgesicherten Bootprozess.
Ein Test von Moritz Tremmel

  1. Purism Neuer Librem Mini mit Comet Lake
  2. Librem 14 Purism-Laptops bekommen 6 Kerne und 14-Zoll-Display
  3. Librem Mini Purism bringt NUC-artigen Mini-PC

iPhone 12 Mini im Test: Leistungsstark, hochwertig, winzig
iPhone 12 Mini im Test
Leistungsstark, hochwertig, winzig

Mit dem iPhone 12 Mini komplettiert Apple seine Auswahl an aktuellen iPhones für alle Geschmäcker: Auf 5,4 Zoll sind hochwertige technischen Finessen vereint, ein besseres kleines Smartphone gibt es nicht.
Ein Test von Tobias Költzsch

  1. Apple Nutzer beklagen Netzabbrüche beim iPhone 12
  2. Apple Bauteile des iPhone 12 kosten 313 Euro
  3. Touchscreen und Hörgeräte iOS 14.2.1 beseitigt iPhone-12-Fehler

Macbook Air mit Apple Silicon im Test: Das beste Macbook braucht kein Intel
Macbook Air mit Apple Silicon im Test
Das beste Macbook braucht kein Intel

Was passiert, wenn Apple ein altbewährtes Chassis mit einem extrem potenten ARM-Chip verbindet? Es entsteht eines der besten Notebooks.
Ein Test von Oliver Nickel

  1. Apple Macbook Air (2020) im Test Weg mit der defekten Tastatur!
  2. Retina-Display Fleckige Bildschirme auch bei einigen Macbook Air
  3. iFixit Teardown Neue Tastatur macht das Macbook Air dicker

    •  /