深入解析MDK链接脚本的应用与优化技巧

我的上一篇文章程序是在FLASH中运行中介绍了单片机中的一种奇特现象&＃xff1a;程序不需要加载到SRAM中&＃xff0c;而是可以直接在FLASH中运行。在我们知道了这件事情之后&＃xff0c;我们趁热打铁&＃xff0c;继续探讨程序在FLASH中的静态布局与运行时动态布局。链接脚本文件对这两种布局有着重要影响。我们下面的主要探究对象就是这个链接脚本文件。

• 段属性&＃xff1a;代码是分段存储的&＃xff0c;典型的分段规则是&＃xff1a;代码段&＃xff0c;数据段&＃xff0c;堆栈段&＃xff0c;BSS段
• RO&＃xff1a;READONLY&＃xff0c;一种段属性&＃xff0c;表示段里面的内容只读
• RW&＃xff1a;READWRITE&＃xff0c;一种段属性&＃xff0c;表示段里面的内容可读可写
• ZI&＃xff1a;ZEROINIT&＃xff0c;一种段属性&＃xff0c;表示段里面的数据都被初始化为0

了解了上面的基本概念之后&＃xff0c;我们知道&＃xff0c;代码汇编完成之后会生成一系列段&＃xff0c;链接脚本的作用主要是规定如何把输入文件内的section放入输出文件内&＃xff0c;并控制输入文件内各部分在程序地址空间内的布局&＃xff0c;这些事情都完成后&＃xff0c;我们就得到了镜像文件(image)&＃xff0c;也就是最终要交给flashloader(bootloader)的文件&＃xff0c;flashloader会将文件放到单片机对应的存储空间中。

如果我们将image文件烧录到ROM中&＃xff0c;那么其必须包含有将RW段移动到RAM中以及将ZI段所在的地址清零的功能。这是保证烧录程序能运行起来的基本要求&＃xff0c;这些功能也是由链接脚本提供。

在分析链接脚本之前&＃xff0c;我们先来看一个汇编文件&＃xff0c;分析一下里面有哪些东西&＃xff08;需要手边准备一些ARM汇编指令速查手册&＃xff09;。

;EQU指令的作用就是把0x00000400这个值定义一个标签Stack_Size&＃xff0c;类似于C语言中的宏定义#define
Stack_Size EQU 0x00000400 ;AREA指令指示汇编器汇编新的代码节或数据节。节是不可分的已命名独立代码或数据块&＃xff0c;由链接器处理。AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN&＃61;3;SPACE 指令保留一个用零填充的内存块。
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp; <h> Heap Configuration
; <o> Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>Heap_Size EQU 0x00000200AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN&＃61;3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit;PRESERVE8 指令指定当前文件保持堆栈八字节对齐PRESERVE8;THUMB 指令使用 UAL 语法&＃xff0c;指示汇编器将后续指令解释为 Thumb 指令。THUMBAREA |.text|, CODE, READONLY; Reset handler
Reset_Handler PROCEXPORT Reset_Handler [WEAK]IMPORT __mainIMPORT SystemInitLDR R0, &＃61;SystemInitBLX R0 LDR R0, &＃61;__mainBX R0ENDP


找到上面代码中所有AREA行&＃xff0c;AREA在ARM中是段标识指令&＃xff08;具体的用法可以去查看指令手册&＃xff09;&＃xff0c;我们可以看到段被分成了几种&＃xff1a;DATA段&＃xff08;一般READWRITE就是DATA&＃xff09;&＃xff0c;CODE段。这些段的属性也都有标识出来。这些属性是我们链接脚本链接的依据。

下面是一个链接脚本&＃xff0c;很短

; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************LR_IROM1 0x00000000 0x00040000 { ; 定义一个加载时域&＃xff0c;域基址&＃xff1a;0x00000000&＃xff0c;域大; 小为 0x00040000&＃xff0c;对应实际 Flash 的大小ER_IROM1 0x00000000 0x00040000 { ; 定义一个运行时域&＃xff0c;第一个运行时域必须和加载; 时域起始地址相同&＃xff0c;否则库不能加载到该时域的; 错误&＃xff0c;其域大小一般也和加载时域大小相同*.o (RESET, &＃43;First) ; 将 RESET 段最先加载到本域的起始地址外&＃xff0c;即; RESET 的起始地址为 0&＃xff0c;RESET 存储的是向量表.ANY (&＃43;RO) ; 加载所有匹配目标文件的只读属性数据&＃xff0c;包含&＃xff1a;; Code、RW-Code、RO-Data。}RW_IRAM1 0x10000000 0x00008000 { ; 定义一个运行时域&＃xff0c;域基址&＃xff1a;0x10000000&＃xff0c;域大; 小为 0x00008000&＃xff0c;对应实际 RAM 大小* (&＃43;RW &＃43;ZI) ; 加载所有区配目标文件的 RW-Data、ZI-Data; 这里也可以用.ANY 替代*号}
}


上面的注释里面有两个词&＃xff1a;加载时域、运行时域&＃xff0c;注意断句要断好&＃xff0c;加载时域就是代码被烧录后在存储空间中的状态&＃xff08;至于为什么叫做加载时域&＃xff0c;因为在嵌入式中程序是要被加载到内存的&＃xff0c;只是在单片机这里有点特殊&＃xff0c;加载域就是存储域&＃xff09;&＃xff0c;运行时域就是程序运行时代码在存储空间中的状态。
理解了上面两个域之后&＃xff0c;我们再来看这个链接脚本&＃xff0c;它定义了一个大的加载时域&＃xff0c;也就是程序在运行前会被加载到什么地方&＃xff08;在单片机中&＃xff0c;它就在原地不动&＃xff09;&＃xff0c;加载时域下面有两个运行时域&＃xff0c;也就是在运行的时候这两个域中的代码会被送到的地方。
到这里就差不多了&＃xff0c;可以仔细看看代码&＃xff0c;如果我有理解错误的地方&＃xff0c;请在评论区留言&＃xff0c;非常感谢。