M0问题之疑问篇 2

只看该作者 · 2012-5-9 08:57

在nuc 中，如何定位一个变量在Ram的位置？

这个问题的提出，是我想做一个程序，是在ldrom中，设置一个变量参数，启动的时候，放在RAM中。然后在aprom中调用它，

这样，只有通过一个变量地址来实现，但变量是如何定位到这个指定的地址呢？

只看该作者 · 2012-5-9 09:34

最标准的做法，是修改链接脚本（mdk叫scatter file，gcc叫ld script），把RAM空间让出一部分，存放需要绝对定位的数据，这部分的地址由你定，一般是在RAM的头部或尾部比较好。
你的程序中，就可以按照这个指定的地址访问数据了。
注意，这部分空间的初始值，你只能认为是随机值，就是未定义的。

只看该作者 · 2012-5-9 11:16

谢谢李老师，，

查了一下，scatter file的用法，准备测试

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对于嵌入式开发来说，scatter file显得异常重要，尤其是想把某段内容链接到指定的地址区域的时候，这些内容可以是code、const常量和变量。

如果是ARM平台的话，在ARM的linker guide里有详细介绍scatter file的用法。其实DSP程序的开发也会有类似scatter file的东西，记得当时用TI DSP的时候有个叫做cmd文件的东西，里面会要求指定各个段的链接地址，包括起始地址和size。从理论上来说，可以指定每一个变量，每一段代码链接的位置，当然，其实许多时候并没有必要这样做。但是scatter file确实提供了这样一种精确控制的方法。记得有看过一点tms3202812的例子程序，好像在cmd文件中进行了精细的控制，为每个寄存器定义了一个名字（一个变量），然后在cmd文件中指定了这个变量的链接链接地址，这样就可以实现操作这个变量即是操作指定的寄存器，用起来很方便。（只是记得是这样，具体没有仔细看）

在基于ARM的嵌入式开发中，scatter file是一个文本文件，其为linker所用，linker会按照指定的原则来进行链接。为了讲解如何将某个变量或者某段代码链接到指定位置，我们先来看几个概念。

段（Section）：段分为输入段（input section）和输出段（output section），段是连接器操作的基本单位。

输入段（Input Section）：输入段作为linker的输入，分布在多个目标文件或者库中。

输出段（Output Section）：Linker的输出是一个可执行的映像，在这个映像中各个变量等被链接到指定的地址区域，这些地址区域就是 scatter file中指定的执行区。

段的属性：段的属性有三种，包括Read-Only（简称RO，只读，包括只读的数据和代码）、Read- Write（简称RW，可读写）、Zero-Initialized（简称ZI，初始化为0的可读写数据，通常未初始化的数据也包含在内）。另外段还可以有一个名字，通过这个名字来区分同一个段的不同部分。

讲完段（section）以后，我们看一下以下几个概念，Image（映像）、Load region（加载区）、Execution region（执行区）。

Image（映像）：Linker将目标文件（object）和库（lib）链接之后的输出即是 Image，Image通常是可执行的二进制文件（当然也可能是不可执行的资源文件等）。在Image中通常包含了只读的code和data、初始化的数据。（可以想一下为什么不包含ZI数据？）

Load Region（加载区）：在系统上电以后，Image被加载到目标系统中（通常是bootloader将Image搬到RAM中），这个时候Image还没有开始执行（即内核文件还未解压，可以想一下为什么需要解压），此时各个段在RAM中的区域就是Load Region。

Execution Region（执行区）：系统上电加载到RAM中以后开始执行，这个时候内核就需要解压。为什么需要解压？之前有讲到Image并没有包含ZI数据，因为ZI数据都是0，只要在解压的时候将这些变量初始化为0就行了，没有必要把这些0值都放在Image里面来占用空间；而RW数据都是初始化的数据，这些变量如果不保存一个初始值linker就不知道该初始化为多少。内核解压就是要将RW数据和ZI数据在指定的区域进行初始化，初始化为初始值或者0。这些指定的区域就是Execution Region（执行区）。另外RO（只读的数据和代码）也有可能会搬动。

对于scatter file的用法这里不会做过多介绍，具体内容可以参考ADS Linker Guide，在ARM网站上就有。下面主要讲如何将指定的段链接到指定的地址区域上去。

这里假设我有一个文件叫做example.c，编译结束后会生成目标文件example.obj，我打算将RW数据链接到0x80000000开始的 4KB（0x1000）区域内，将ZI数据链接到0x40000000开始的8KB（0x2000）区域内，RO data和code保留在原有位置不动。这样的设置只要设置scatter file即可达到目的，scatter file如下所示：

ROM 0x0 0x1000000 ;该行指定映像加载区的起始位置为0x0，最大32MB
{
      RAM_A 0x0 0x100000 ;该行指定执行区的起始位置在0x0，最大1MB
      {
            Example.obj (+RO)
            * (+RO)          ;使用通配符*将其余文件的RO段也放在RAM_A区域内
      }
      RAM_B 0x80000000 0x1000 ;RW数据放在2GB开始的4KB区域
      {
            Example.obj (+RW)
      }
      RAM_C 0x40000000 0x2000 ;ZI数据放在1GB开始的8KB区域
      {
            Example.obj (+ZI)
      }
      ……
}

这里面需要注意的一点是ROM和RAM_A的起始位置必须要相同，RAM_A是系统上电后要执行的第一段代码，中断向量表和内核解压的代码也就在这里面。如果这个区域链接到了其他的位置，那么系统从ROM的起始地址开始执行，第一条指令就不是RAM_A的第一条指令了。

上面的例子是一种简单的情况，如果我有这样一种需求，我想把example.c文件中定义的某个数组和部分的RO Data和Code链接到内部RAM（假设从0×20000000开始的32KB区域），而把其他的RW和ZI变量链接到到外部RAM（假设从 0×40000000开始的32MB区域）。对于这种需求就需要将同一个段中不同的部分进行区分，这就需要为段命名。可按照如下步骤进行操作：

1、在将要链接到INTSRAM_CODE区域的code用下面一对预编译指令包起来

#pragma arm section code = "INTSRAMCODE"

#pragma arm section code
2、在要链接到INTSRAM_CONST区域的常量用下面一对预编译指令包起来

#pragma arm section rodata = "INTSRAMCONST"

#pragma arm section rodata
3、在要链接到INTSRAM_DATA区域的变量用下面一对预编译指令包起来

#pragma arm section rwdata = "INTERNRW"

#pragma arm section rwdata
4、设置scatter file如下所示：

ROM 0x0 0x1000000
{
      RAM_A 0x0 0x100000
      {
            * (+RO) ;默认情况下所有的code都放在RAM_A中
      }
      INTSRAM_CODE 0x20000000 0x1000 ;内部RAM的前4KB区域放指定的code
      {
            Example.obj (INTSRAMCODE)    ;名为INTSRAMCODE段中code都会放在这里
      }
      INTSRAM_CONST +0x0 0x4000  ;前一个区域之后接着就是16KB的INTSRAM_CONST区域
      {
            Example.obj (INTSRAMCONST) ;名为INTSRAMCONST的rodata都会放在这里
      }
      INTSRAM_DATA +0x0 0x2000 ;前一个区域之后紧接着就是8KB的INTSRAM_DATA区域
      {
            Example.obj (INTERNRW)  ;名为INTERNRW的rwdata都会放在这里
      }
      EXTRAM 0x40000000 0x1000000 ;起始于0x40000000的32MB外部RAM
      {
            * (+RW +ZI) ;其他的RW和ZI数据都会默认放在这里
      }
}
5、这样设定后重新编译链接工程即可。

需要注意的几点：

1、上面声明的一些section name，可以任意起名字，只要保持与scatter file中设置相同即可，当然起一些有意义的名字更容易理解。

2、可以将code、rodata、rwdata、zidata组合在一起写，只要将要搬的内容包起来即可，如下所示

#pragma arm section code = "INTSRAMCODE", rodata = "INTSRAMCONST", rwdata = "INTSRAMRW" , zidata = "INTSRAMZI"

#pragma arm section code, rodata, rwdata , zidata
本文结束！

只看该作者 · 2012-5-9 12:14

本帖最后由 john_lee 于 2012-5-9 12:22 编辑

uVision对于MDK的scatter file，有图形化的配置支持，非常不错。
具体这样做：
这是默认的Target配置，16K RAM：

例如，你想在RAM尾部分出16个字节的空间，就可以这样配置：

在RAM头部，就这样配置：

注意，要选中IRAM2区域的 NoInit 框，否则 C/C++启动代码可能会把这个区域的数据清除为 0。
然后：

然后，你在一个单独的C文件里，定义你需要共享通信的数据变量，不要设初始值。
例如：
int shared_data;
注意，在这个C文件里，不要再定义其它东西了。
再然后，你需要单独配置这个C文件的选项（在project中的这个文件名上点右键，点菜单“Option for File ....”，出现：

按图配置，然后编译。