什么是分散加载文件分散加载文件(scatter file)是一个文本文件,它的作用是可以用于描述 arm 链接器生成映像文件所需要的信息。
如果不使用 scatter file 文件来指定,那么 arm 链接器会按照默认的方式来生成映像文件,但是对于某些应用场景来说,我们希望能够将一些数据放在指定的位置,这个时候,分散加载文件就发挥其作用了。
何时进行分散加载在之前的一篇文章 [mcu 是如何从上电复位运行到 main 函数的?]中详细叙述了mcu运行到 main 函数之前所做的操作。简而言之,主要做了如下三个工作:
堆栈以及堆的初始化定位中断向量表调用 reset handler下图列出了arm cortex m4系列芯片的一个启动流程,厂商不一样,会存在细微的差别。
由上述启动流程可以看到,分散加载操作是在 __main() 函数内部完成的,紧接着,就运行 c 语言运行环境初始化 & c library 的初始化。
分散加载的原理在理解分散加载的原理之前,需要明白以下几个概念:
code: 为程序代码部分ro-data: 表示程序定义的常量及const型数据rw-data:表示已经初始化的静态变量,变量有初值zi-data: 表示未初始化的静态变量,变量无初值除此之外,因为分散加载的机制是将不同代码放在不同的存储空间,因此还需要了解代码的映像文件的基本概念。arm 映像文件其实就是源文件经编译器生成的目标文件 .obj(object file)和相应的 c/c++ 运行时库( runtime library )经过连接器的处理后,生成的 axf 格式的映像文件,它可以直接烧录到目标设备的 rom 中直接运行或加载后运行。映像文件的组成如下所示:
!
由上图可以知道,映像文件由域(区)、输出段(节)和输入段(节)的层次结构组成:
输入段:输入段包含代码、初始化数据,或描述未初始化的或在映像执行之前必须设定为 0 的内存片段。这些特性通过 ro 、 rw 和 zi 这样的属性来表示。输出段:一个输出段由若干个具有相同 ro 、 rw 或 zi 属性的相邻输入段组成。输出段的属性与组成它的输入段的属性相同 。域:一个域由一个、两个或者三个相邻的输出段组成。区中的输出段根据其属性排序。首先是 ro 输出段,然后是 rw 输出段,最后是 zi 输出段。域通常映射到物理内存设备,如 rom 、 ram 或外围设备。arm 映像文件各组成部分在存储系统中的地址有两种:
装载域运行域
在一个简单的嵌入式计算机系统中,存储器一般分为rom和ram。链接器生成的映像被分为“read-only”段和“read-write”段(包含已初始化数据和未初始化数据)。通常来说,在程序下载的时候,他们会被下载到rom上,而在程序开始执行的时候,read-write段会从rom被copy到ram,下面就是这个加载过程的示意图。
装载域和运行域示意图)
装载域和运行域示意图
以上只是一个简单的例子,但是在比较复杂的嵌入式系统中,其存储器往往还包括rom,sram,dram,flash等等,这个时候就需要分散加载文件了。
分散加载的语法
分散加载文件主要由一个加载时域(区)和多个运行时域(区)组成,其大致结构如下图所示:
在这里插入图片描述)
在这里插入图片描述
本次先介绍一种简单的情况,一个cortex m3系列的微控制器有flash和ram资源如下所示:
flash基址:0x00000000,大小256kb;ram基址:0x10000000,大小32kb那么分散加载文件可以这么写:
lr_irom1 0x00000000 0x00040000 ;定义一个加载域,域基址为0x00000000,大小为0x00040000{ ;对应着实际的 flash 的大小 er_irom1 0x00000000 0x00040000 ;定义一个运行域,第一个运行域必须和加载域起始地址相同 { *.o(reser,+first) ;将reset最先加载到本域的起始地址,即reset的起始地址为0 .any(+ro) ;加载所有匹配目标文件的只读属性数据,包含:code,rw-data } rw_iram1 0x10000000 0x00008000 ;定义一个运行时域,域基址为0x10000000,域大小为 0x00008000 { *(+rw+zi) ;加载所有匹配目标文件的rw-data,zi-data }}总结上述就是关于分散加载的叙述,所举的例子比较简单,在后续的文章中,将针对于其较为复杂的应用进行阐述,欢迎关注wenzi嵌入式软件公众号~
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