用IAR EWARM開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時目標(biāo)代碼的鏈接與定位
關(guān)鍵詞 ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā) IAR EWARM 編譯器
1 數(shù)據(jù)段和代碼段的作用
IAR C/C-+編譯器是一種具有世界先進(jìn)水平的標(biāo)準(zhǔn)C／C-+編譯器，支持符合ANSI C標(biāo)準(zhǔn)的C或C++編程語言。源程序經(jīng)編譯后生成包含數(shù)據(jù)或代碼存儲器邏輯映像的數(shù)據(jù)段和代碼段。每個段都有一個段名和一個表示其存儲器空間的段類型。段類型CODE表示ROM中的執(zhí)行代碼，段類型CONST表示ROM中的數(shù)據(jù)，段類型DATA表示RAM中的數(shù)據(jù)。段名可與段類型相同，但其意義不一樣，實(shí)際使用時不能混淆。表l所列為IAR C／C++編譯器所使用的各種段、段類型及其讀/寫屬性說明。
1.1 數(shù)據(jù)段
數(shù)據(jù)位于DATA段中，包括靜態(tài)(static)存儲器、堆棧(stack)、堆(heap)以及已定位的數(shù)據(jù)。DATA段可以帶有后綴。例如，DATA_C用于常數(shù)數(shù)據(jù)，包括文字字符串；DATA_Z用于無初值或用0初值聲明的靜態(tài)和全局變量。
全局變量或已聲明的靜態(tài)變量保存在靜態(tài)存儲器空間。已聲明的靜態(tài)變量有：初值為O或非0的變量、采用“@”或“#pragma”操作符定位了的變量、被聲明為“const”因而可在ROM中保存的變量，以及采用關(guān)鍵字“__no_init”定義不允許被初始化的變量等。
堆棧用于為函數(shù)保存局部變量及其他臨時數(shù)據(jù)，是由堆棧指針寄存器SP指向的一段連續(xù)存儲器。作為堆棧的數(shù)據(jù)段稱為“CSTACK”。初始化模塊cstartup將堆棧指針初始化為指向CSTACK段的尾部。堆棧容量在很大程度上取決于具體程序操作細(xì)節(jié)。如果給定的堆棧容量太小，則會使堆棧中的數(shù)據(jù)發(fā)生覆蓋而導(dǎo)致程序出錯；如果給定的堆棧容量太大，則會浪費(fèi)RAM空間。ARM核處理器支持5種異常工作模式，每種模式都有自己的堆棧，用戶應(yīng)在啟動代碼中分別初始化各個堆棧指針，并在鏈接器命令文件中進(jìn)行段定位。
堆用于保存動態(tài)分配數(shù)據(jù)。作為堆的數(shù)據(jù)段稱為“HEAP”，它儀在使用動態(tài)存儲器分配時才被包含到應(yīng)用系統(tǒng)中。與CSTACK段類似，HEAP段容量的大小需要視具體應(yīng)用而定。使用標(biāo)準(zhǔn)輸入／輸出庫時，應(yīng)將HEAP容量設(shè)置為滿足對標(biāo)準(zhǔn)輸入／輸出進(jìn)行緩沖的要求，通常為512字節(jié)。
明確指定了地址的變量將被定位在DATA_AC段或DATA_AN段。DATA_AC段用于初始化為常數(shù)的數(shù)據(jù)，DATA_AN段用于聲明為“__no_init”的變量。
1．2 代碼段
代碼段包括啟動代碼、普通代碼和異常向最。
啟動代碼位于ICODE段，包括系統(tǒng)啟動(cstartup)、運(yùn)行初始化(cmain)和系統(tǒng)終止(cexit)等代碼。ICODE段必須被定位在一段連續(xù)的存儲器空間，鏈接器命令文件中不能采用-P命令選項來定位ICODE段。啟動代碼通過復(fù)位向量調(diào)用。
普通代碼位于CODE段，其中保存普通函數(shù)的執(zhí)行代碼。CODE段可以帶有后綴，如CODE_I段保存由CODE_ID段初始化并在RAM中執(zhí)行的代碼。與編譯器對已初始化變量的處理類似，代碼運(yùn)行時將ROM存儲器中初始化時段的內(nèi)容復(fù)制到RAM存儲器中再執(zhí)行。普通代碼段還與符號及調(diào)試信息有關(guān)。
異常向量位于INTVEC段。如果在異常向量處使用跳轉(zhuǎn)到異常句柄的指令(如B指令)，則異常句柄必須位于跳轉(zhuǎn)指令能夠到達(dá)的范圍之內(nèi)，使用PC加載指令(如LDR PC指令)則不存在這個問題。
2 段在存儲器中的定位
IAR C編譯器所生成的段需要通過XLINK鏈接器根據(jù)鏈接命令文件中一系列命令選項的規(guī)定在存儲器中進(jìn)行定位，才能保證目標(biāo)代碼的正常運(yùn)行。鏈接命令文件是一種文本文件，以“．xcl”為擴(kuò)展名，其中包含各種XLINK命令選項。
最常用的命令選項有：CPU命令選項-C、常數(shù)定義命令選項D、段定位命令選項-Z或-P。
“-c”命令選項用于規(guī)定用戶系統(tǒng)所采用的CPU，如：-carm。
“-D”命令選項用于規(guī)定存儲器的起始和終止地址，如：
-DROMSTART=40000040
-DROMEND=40006FFF
“-D”命令選項也可用于定義堆棧長度或其他常數(shù)，如：
-D_CSTACK——STZE=2048
-D_IRQ_STACK_SIZE=5l2
“-Z”命令選項按段出現(xiàn)的順序進(jìn)行定位，對每個存儲器范圍要指定其終點(diǎn)，如：
-Z(CONST)MYSEGMENTA，MYSEGMENTB=008000-OFFFFF
兩個不同類型的段如果不指定第2個段的范圍，則可以定位在同一個存儲器區(qū)域之內(nèi)，如：
-Z(CONST)MYSEGMENTA=008000-0FFFFF
-Z(CODE)MYCODE
兩段存儲器范圍可以覆蓋，從而允許具有不同定位要求的段共享部分存儲器空間，如：
-Z(CONST)MYSMALLSEGMENT=008000-000FFF
-Z(CONST)MYLARGESEGMENT=008000-OFFFFF
“-P”命令選項以非連續(xù)方式進(jìn)行段定位，可充分利用存儲器空間，如：
-P(DATA)MYDATA=100000-101FFF，110000-11lFFF
如果用戶應(yīng)用系統(tǒng)還有一段RAM位于存儲器
0x10F000～Oxl0F7FF，只要將這段范圍加到上述命令中即可：
-P(DATA)MYDATA=100000-10lFFF，10F00010F7FF，110000-11lFFF
3 鏈接命令文件應(yīng)用舉例
鏈接器命令文件的作用足通知XLLINK鏈接器，根據(jù)文件中給定的命令選項在存儲器中進(jìn)行各種段定位；由于ARM核處理器的種類繁多，各處理器的存儲器配置也不盡相同，因此鏈接器命令文件通常需要根據(jù)具體應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計進(jìn)行定制，以保證代碼和數(shù)據(jù)在給定的存儲器范圍之內(nèi)不發(fā)生越界而導(dǎo)致錯誤。
下面以Philips公司的LPC2148 ARM核處理器芯片為例，說明如何定制XLINK鏈接命令文件。LPC2148具有32 KB片內(nèi)SRAM和512 KB片內(nèi)Flash，其存儲器地址如下。
片內(nèi)Flash：0x00000000～Ox0007FFFF。
片內(nèi)SRAM：0x40000000～0x413007FFF。
針對LPC2148所具有的存儲器地址范圍，可分別定制，在片內(nèi)SRAM中或在片內(nèi)Flash中，調(diào)試應(yīng)用程序的XLINK鏈接命令文件。
(1)在片內(nèi)SRAM中調(diào)試應(yīng)用程序的鏈接命令文件
(2)在片內(nèi)Flash中調(diào)試應(yīng)用程序的鏈接命令文件
對上述鏈接命令文件進(jìn)行適當(dāng)修改后可以用于在LPC2148片內(nèi)Flash中調(diào)試應(yīng)用程序，主要是重新規(guī)定代碼段和數(shù)據(jù)段的存儲器地址，有時還要重新定義堆棧(stack)和堆(heap)的長度。下面僅列出修改后的部分，其他相同部分略去：
4 結(jié)論
采用IAR EWARM集成環(huán)境開發(fā)ARM嵌入式系統(tǒng)，需要通過鏈接命令文件通知XLINK鏈接器如何對C編譯器生成的代碼和數(shù)據(jù)段進(jìn)行鏈接和定位。用戶需要熟悉所使用ARM核處理器的SRAM和Flash存儲器配置，并根據(jù)實(shí)際可用地址空間來確定采用哪些XLINK命令選項。只有采用合適命令選項對代碼和數(shù)據(jù)段進(jìn)行正確定位，生成可靠的執(zhí)行代碼，最后將執(zhí)行代碼寫入到Flash中，才能成功完成ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計；否則，即使編寫的C源程序再優(yōu)化，也起不到其應(yīng)有的作用。
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