Appearance
MDK编译过程
理解芯片的原理, 制作IAP等
编译: 得到.o文件, 只要内容是源文件编译得到的机器码, 数据以及调试信息
链接: 把.o文件链接成为.axf或.elf文件
格式转换: 一般来说Windows以及Linux使用链接器直接生成可执行映像文件elf之后内核根据该文件信息进行加载就可以了, 在单片机需要转化为.bin或者.hex文件, 交给下载器下载到flash或者ROM中
调用的编译器以及所在的文件夹
armar: .o文件打包成lib文件
armasm: 编译汇编文件
armcc: 编译C文件以及C++文件, 每一个源文件都会有一个独立的.o文件
armlink: 链接对象文件, 附带各个域的大小说明
fromelf: 生成hex文件, 在选项中选择是否生成
编译过程中出现的错误以及警告, 构建消耗的时间
程序的存储
Program Size: Code=3404 RO-data=336 RW-data=40 ZI-data=1024说明了各个域的大小
Code: 生成的代码, 会下载到flash中
ROdata: 只读数据, 程序用到这些数据这些数据是不能修改的, const变量, 存储在flash中
RW-data: 初始值不是0的可读写的数据, 运行的时候常驻于RAM, 比如初始化的全局变量
ZI-data: 初始值为0的值, 可以读写, 不需要在flash中储存
栈空间以及堆空间: 在函数内部定义的变量属于栈空间, 使用malloc分配的变量属于堆空间, 都是属于ZI-data, 空间初始化为0, 没有使用malloc的话会进行优化, 在.s文件中初始化有最大值
RO不需要加载到SRAM, 运行的时候加载到内存, 直接从Flash加载之后运行, 但是由于没有MMC所以不能跑Linux
在执行主体代码前，会先执行一段加载代码，它把 RW 节数据从 ROM 复制到 RAM，并且在 RAM 加入 ZI 节，ZI 节的数据都被初始化为 0。
当程序存储到 STM32 芯片的内部 FLASH 时 (即 ROM 区)，它占用的空间是 Code、RO-data 及 RW-data 的总和
stm32的RAM大小是64K
编译过程
在文件的输出的文件夹里面
编译器优化水平, 一般使用优化1, 优化水平过高会导致程序出错
调节的时候会使用下面的指令进行控制armcc
bash
-c --cpu Cortex-M3 -D__MICROLIB -g -O1 --apcs=interwork -I ../../Libraries/CMSIS -I ../../User -I ../../Libraries/FWlib/inc
-c: 只编译不链接
--cpu: 选择CPU
-D: 进入点
- armasm
这里设置的是汇编的编译器, armasm.exe
- armlink
这里是armlink的操作, 这里使用默认的配置进行链接, 会被记录在sct文件, 它把各个 O 文件链接组合在一起生成 ELF 格式的 AXF 文件
sct
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************
LR_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load region size_region
ER_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load address = execution address
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00010000 { ; RW data
.ANY (+RW +ZI)
}
}生成的sct文件
- armar
是否生成lib文件, 看不见源代码
- fromelf
生成hex文件
添加一些自己的指令, 在各个步骤之前执行的指令, 可以在这里添加文件生成bin文件, 这里需要axf文件
MDK的执行路径值在项目存放的的位置
杂项文件
uvprojx: 整个工程的结构，如芯片类型、工程包 含了哪些源文件等内容
uvoptx 文件记录了工程的配置选项，如下载器的类型、变量跟踪配置、断点位置以及当前已打开 的文件等等
uvguix 文件记录了 MDK 软件的 GUI 布局，如代码编辑区窗口的大小、编译输出提示窗口的位置 等等。在窗口关闭的时候会进行刚更新
dep, 包含的文件信息的记录的时候, 比如说包含的头文件
.d, 某一个文件包含的头文件等信息
crf, MDK跳转的时候需要的文件
axf, 编译之后生成的文件, 再下载的时候需要这一个文件
hex, bin是axf的简化版
具体文件解析
ELF文件
可执行链接格式, 用于记录目标文件内容, linux下可以直接运行
主要是有三种类型
- 可重定位文件
包含基础代码以及文件, 但是没有包含绝对地址, 适合和其他文件链接创建可执行文件或共享目标文件, 一般是.o文件或者.obj文件
- 可执行文件
适合执行文件
包含的代码和数据都有固定的地址, 可以由系统加载到内存执行, 文件一般由链接器根据重定位文件链接而成, 主要是组织各个可重定位文件, 给代码以及数据打上地址标签, 固定在程序内部, 链接之后代码数据不能再次链接
MDK生成的.elf文件.axf文件,
- 共享目标文件
.lib文件, 可以继续参与链接, 加入到可执行文件中, linux下面的.so文件
中间代表的是 armlink 链接器，在它的右侧是输入链接器的 *.o 文件，左侧是它输出的 *axf 文件。
于都使用 ELF 文件格式，.o 与.axf 文件的结构是类似的，它们包含 ELF 文件头、程 序头、节区 (section) 以及节区头部表。
- ELF 文件头用来描述整个文件的组织，例如数据的大小端格式，程序头、节区头在文件中 的位置等。
- 程序头告诉系统如何加载程序，例如程序主体存储在本文件的哪个位置，程序的大小，程 序要加载到内存什么地址等等。MDK 的可重定位文件 *.o 不包含这部分内容
- 节区是 *.o 文件的独立数据区域，它包含提供给链接视图使用的大量信息，如指令 (Code)、 数据 (RO、RW、ZI-data)、符号表 (函数、变量名等)、重定位信息等，例如每个由 C 语言定 义的函数在 *.o 文件中都会有一个独立的节区
- 存储在最后的节区头则包含了本文件节区的信息，如节区名称、大小等等。
选了以后就会每一个函数都生成一个节区
bashOther Output Formats: --elf ELF --text Text Information Flags for Text Information -v verbose -a print data addresses (For images built with debug) -c disassemble code -d print contents of data section -e print exception tables -g print debug tables -r print relocation information -s print symbol table -t print string table -y print dynamic segment contents -z print code and data size information
检查.o文件的内容可以使用fromlef --text -v 文件名.o > 输入的文件名
bashPS E:\a学习\1.stm\A盘（资料盘）\1-程序源码_教程文档\1-[野火]《STM32库开发实战指南》(标准库源码)【优先学习】\0.书籍源码\41-PWR—电源管理\PWR—PVD监控\Output> fromelf.exe -v --text .\stm32f10x_gpio.o > text.txtbash======================================================================== //节区头 ** ELF Header Information # 文件名 File Name: .\stm32f10x_gpio.o # 机器的类型, 大小端, 版本号, 操作系统, , 文件类型 Machine class: ELFCLASS32 (32-bit) Data encoding: ELFDATA2LSB (Little endian) Header version: EV_CURRENT (Current version) Operating System ABI: none ABI Version: 0 File Type: ET_REL (Relocatable object) (1) Machine: EM_ARM (ARM) Entry offset (in SHF_ENTRYSECT section): 0x00000000 Flags: None (0x05000000) ARM ELF revision: 5 (ABI version 2) Header size: 52 bytes (0x34) # 程序头的大小, 节区头部表的大小 Program header entry size: 0 bytes (0x0) Section header entry size: 40 bytes (0x28) # 进入的地址 Program header entries: 0 Section header entries: 344 # 在程序中的位置 Program header offset: 0 (0x00000000) Section header offset: 400496 (0x00061c70) Section header string table index: 341 ========================================================================bash======================================================================== ** Section #1 # 节区名字 Name : i.GPIO_AFIODeInit # 程序的定义信息, 格式含义都是程序解释 Type : SHT_PROGBITS (0x00000001) # 节区在执行过程中占用内存, 有可以执行的机器指令 Flags : SHF_ALLOC + SHF_EXECINSTR (0x00000006) # 地址, 设置为0表示没有分配 Addr : 0x00000000 # 文件中的偏移(这时候的存储位置) File Offset : 52 (0x34) # 大小 Size : 22 bytes (0x16) Link : SHN_UNDEF Info : 0 # 字节对齐 Alignment : 2 Entry Size : 0 ====================================
bash
PS E:\a学习\1.stm\A盘（资料盘）\1-程序源码_教程文档\1-[野火]《STM32库开发实战指南》(标准库源码)【优先学习】\0.书籍源码\41-PWR—电源管理\PWR—PVD监控\Output> fromelf.exe -v --text .\Template.axf > text1.txtbash
========================================================================
** Program header #0
Type : PT_LOAD (1)
File Offset : 52 (0x34)
# 物理地址以及虚拟地址
Virtual Addr : 0x08000000
Physical Addr : 0x08000000
# 在flash中的大小, 这个是Code + RO-data + R-data, 实际上会小, 因为编译器会优化
Size in file : 1516 bytes (0x5ec)
# 加载到内存中的大小
Size in memory: 2540 bytes (0x9ec)
Flags : PF_X + PF_W + PF_R + PF_ARM_ENTRY (0x80000007)
Alignment : 8
========================================================================
# ROM的大小
** Section #1
Name : ER_IROM1
Type : SHT_PROGBITS (0x00000001)
Flags : SHF_ALLOC + SHF_EXECINSTR (0x00000006)
# 这就是flash的地址
Addr : 0x08000000
File Offset : 52 (0x34)
Size : 1516 bytes (0x5ec)
Link : SHN_UNDEF
Info : 0
Alignment : 4
Entry Size : 0
====================================
# 这个是栈和堆的空间
** Section #2
Name : RW_IRAM1
Type : SHT_NOBITS (0x00000008)
Flags : SHF_ALLOC + SHF_WRITE (0x00000003)
Addr : 0x20000000
File Offset : 1568 (0x620)
Size : 1024 bytes (0x400)
Link : SHN_UNDEF
Info : 0
Alignment : 8
Entry Size : 0
====================================分散加载代码
__scatterload函数把文件copy到RAM中对应的位置, 是链接器自动生成的, 会被___main函数调用, __main函数会被Reset_Handler调用
想要使用外部SRAM需要在__main之前初始化
HEX和bin文件
代码数据的文件, CooCex可以使用bin文件, 这个是DAP仿真器的配套软件
- HEX
是Intel公司制定的一种ASCII文本记录器或常量数据文件格式, 实际上就是一些数字
把这些数据存储到ROM里面, 大多数下载器都支持这种格式, 格式是:llaaaatt[dd...]cc
- : 一条记录的开头
- ll: 记录之后主体记录的长度
- aaaa: 要保存的地址
- tt: 数据的类型
:020000040800F202, 两个字节, 0000是地址, 04表示扩展地址, 0800表示扩展的线性地址位置, 第一行代表的就是地址0x0800 0000, 之后的地址会在这一条的地址上面
- dd: 表示一个字节的数据, 一条记录有多个数据
- cc: 校验, 对前面所有的数取和, 对256取模结果的补码
- bin文件
最直接的代码映像, 记录的内容直接下载到flash, 根据芯片的类型进行选择下载的位置, 实际上就是hex文件的存储的数据
先设置堆栈的指针, 之后设置sp指针运行开始的位置, 中断向量表
htm文件
这里面有各个函数的调用
最深一层的栈调用, 这个是静态调用, 但是如果有递归函数的时候就不能确定了, 定义的栈空间最好要大一倍, 使用指针调用的话也不能使用
Listing目录下的文件
- .map文件
选择包含的内容
链接器生成的文件, 主要是交叉编译的信息, 查看该文件可以了解工程文件各个符号之间的引用以及工程的Code, RO-data, RW-data以及ZI-data的详细信息, 主要包含节区的跨文件引用, 删除无用节区, 符号映像表, 存储器映像索引以及映像组件大小
这里记录了没有使用的函数以及使用的函数, 没有的函数会进行删除
记录文件调用
没有使用的堆区也进行了删除
变量的位置以及大小
文件各个分段的大小
sct文件
选择sct文件, 这里是不使用外部的
在构建工程的时候MDK根据芯片的信息以及FLASH和SRAM的概况生成sct文件, 分散加载文件, 在这里可以控制文件在RAM里面的加载的位置
之前可以使用__attribute__来指定把文件储存到外部SRAM, 使用分散加载文件就不需要了
**注: **stm32使用的是NOR Flash, 可以随意访问, 所以代码段直接存放在NOR Flash, 在其他的使用NAND Flash的代码里面, 分散文件会把加载区设置为NAND-FLASH文件程序的位置, 程序实际运行的位置在SRAM中, 链接器就会生成配套的分散加载代码, 把它加载到外部的SRAM中, 内核从SRAM运行
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************
LR_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load region size_region加载域,文件保存的地方
ER_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load address = execution address执行域,执行的区域
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00010000 { ; RW data这里是RW以及ZI
.ANY (+RW +ZI)
}
}分配了Code, RO-data, RW-data, ZI-data
主要包含加载域以及执行域
最外层的是加载域, 第二层的是执行域
- 模块选择样式
可以用于选择.o或者是.lib文件作为输入节区, 直接使用文件名或者使用通配符"*", 比如*.o, 也可以使用.ANY或单独的"*"选择所有的.o和.lib文件, .ANY的优先级最低, 选择剩下的文件
- 输入节区样式
在启动文件设置的节区的名字,
- 输入节区属性
选择样式中的不同内容, 描述符之前有一个+, 使用空格或者逗号隔开
- 输入节区特性
使用+FIRST或+LAST选择储存的位置, 一般重要的节区在头部, 校验之类的在尾部
- 特殊符号
*(lnRoot$$Section)是链接器支持的特殊符号, 选择所有的标准库里面的要求存储到root区域的节区, 比喻__main.o、__scatter*.o等内容
修改
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************
LR_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load region size_region
ER_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load address = execution address
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00008000 { ; RW data
.ANY (+RW +ZI)
}
RW_IRAM2 0x20008000 0x00008000 {
.ANY (+RW +ZI)
}
}
选择文件的位置
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************
LR_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load region size_region
ER_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load address = execution address
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00008000 { ; RW data
.ANY (+RW +ZI)
}
RW_IRAM2 0x20008000 0x00008000 {
bsp_led.o (+RW)
.ANY (+RW +ZI)
}
}实际应用
- 自动分配变量到指定的空间
DAK会自动选择比较大的RAM先进行使用
由于速度的原因, 一般优先使用内部的SRAM
LR_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load region size_region
ER_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load address = execution address
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00005000 { ; RW data
*.o(STACK)
.ANY (+RW +ZI)
}
RW_ERAM1 0x20005000 0x00007000 {
*.o(HEAP)
}
}- 在外部空间存放大的数据
c
uint8_t test5[1024] __attribute__((section("EXRAM"))) = {1, 2, 3};c
LR_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load region size_region
ER_IROM1 0x08000000 0x00080000 { ; load address = execution address
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00005000 { ; RW data
*.o(STACK)
.ANY (+RW +ZI)
}
RW_ERAM1 0x20005000 0x00007000 {
*.o(EXRAM)
*.o(HEAP)
}
}
Execution Region RW_IRAM1 (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x080005e0, Size: 0x00000410, Max: 0x00005000, ABSOLUTE)
Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object
0x20000000 0x080005e0 0x00000006 Data RW 3110 .data main.o
0x20000006 0x080005e6 0x00000002 PAD
0x20000008 0x080005e8 0x00000004 Data RW 3260 .data mc_w.l(mvars.o)
0x2000000c 0x080005ec 0x00000004 Data RW 3261 .data mc_w.l(mvars.o)
0x20000010 - 0x00000400 Zero RW 1 STACK startup_stm32f10x_hd.o
Execution Region RW_ERAM1 (Exec base: 0x20005000, Load base: 0x080005f0, Size: 0x00000600, Max: 0x00007000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x0000000c])
Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object
0x20005000 COMPRESSED 0x00000400 Data RW 3111 EXRAM main.o
0x20005400 - 0x00000200 Zero RW 2 HEAP startup_stm32f10x_hd.o使用外部SRAM
- 在启动文件之中初始化SRAM放在__main之前
- 更改sct文件
stack一定要在内部SRAM, 因为在调用SystemInit的时候还没有初始化外部SRAM空间, 固件库也有提供不使用变量的函数, 需要定义宏