STM32下载ELF文件、可执行bin文件的最小size测试

1、STM32能下载ELF格式的文件吗？

答：可以。因为所谓的bin文件就是ELF文件的.text代码段和.data数据段。

当然前提是下载工具能识别ELF文件格式，STM32下载ELF文件并不意味着STM32可以把ELF download到Flash上，而是下载工具能从ELF提取到bin文件，下载时通信链路上传输的也只有要bin文件。

例如有elf文件：

$ arm-none-eabi-objdump.exe -s main2.elf

main2.elf:     file format elf32-littlearm

Contents of section .text:
 8000000 00100020 09000008 01488546 fee70000  ... .....H.F....
 8000010 00100020                             ...
Contents of section .ARM.attributes:
 0000 41200000 00616561 62690001 16000000  A ...aeabi......
 0010 05436f72 7465782d 4d340006 0d074d09  .Cortex-M4....M.
 0020 02

　arm-none-eabi-objcopy -O binary main2.elf main2.bin, 它生成bin文件为：

address     00 01 02 03 04 05 06 07      08 09 10 11 12 13 14 15            AscII
00000000    00 10 00 20 09 00 00 08      01 48 85 46 fe e7 00 00        ... .....H.F....
00000010    00 10 00 20            ...

使用STM32 cube programmer直接打开elf文件不仅可以预览，还能直接下载ELF文件，看到的数据和上面使用objump生成的bin文件一样的。

在cube programmer里连下载地址都不用设置，若打开的是bin文件，无论Segger J-Flash还是cube programmer，都是需要手动设置Flash下载地址的。

2、STM32最小的可执行bin文件是多大？

答：10字节。

按照STM32编程手册，STM32启动是从0x0地址取堆栈指针(MSP)，从0x04地址取复位入口的PC指针，还需要设置堆栈地址（1或2条指令），最后是mian函数loop，所以最小的代码至少是4+4+4+2合计14字节或4+4+8+2合计18字节。
倘若不考虑代码通用性，可以把堆栈地址去掉，合计10字节即可，实际代码只有1条2字节。

0x00地址：MSP值。

0X04地址：reset handler地址，值为0x08

0x08地址：BL . (死循环，thumb指令2字节）

举例如下：

下面的汇编代码中0x04地址为PC初始值： 09 00 00 08，小端格式实际值为0x08000009，为何是奇数？

答：cortex MCU不可能产生奇数指令，ARM模式4字节对齐低2位是0，Thumb模式2字节对齐低1位是0，所以PC最低位就属于空闲的，而Cortex MCU需要识别当前是ARM模式还是Thumb模式，所以使用PC最低位就能识别这两种模式。

R15是程序计数器，在汇编代码中用PC表示，ARM规定PC最低位LSB用于表示是ARM指令（0）还是Thumb指令（1）。

设计代码，直接写汇编

.syntax unified
.cpu cortex-m4
.fpu softvfp
.thumb

// Global memory locations.
.global vtable
.global reset_handler

// The actual vector table.
.type vtable, %object
vtable:
    .word _estack
    .word reset_handler
.size vtable, .-vtable

/*
 * The Reset handler. Called on reset.
 */
.type reset_handler, %function
reset_handler:
    // Set the stack pointer to the end of the stack.
    //LDR  r0, =_estack
    //MOV  sp, r0

    //MOVS r0, #0
    main_loop:
        //ADDS r0, r0, #1
        B    main_loop
.size reset_handler, .-reset_handler

link文件很简单：

_estack = 0x20001000;
SECTIONS
{
. = 0x08000000; /* The starting address of flash */
}

编译生成二进制文件如下：

main2.elf:     file format elf32-littlearm
Disassembly of section .text:
08000000 <vtable>:
 8000000:       00 10 00 20 09 00 00 08                             ... ....
08000008 <reset_handler>:
 8000008:       e7fe            b.n     8000008 <reset_handler>

这并不是一个理论demo，而是一个可以执行的程序。

第一步下载：

第二步，执行，由于这个程序没有任何有效的命令，所以无论如何单步都看不到变化，只能看到SP和PC指针已经正确的load了。

简单修改，加一个寄存器做累加计算方便看到效果，每点一次单步寄存器值加1，代码由10字节变为了14字节。

$ arm-none-eabi-objdump.exe -d main2.elf

main2.elf:     file format elf32-littlearm


Disassembly of section .text:

08000000 <vtable>:
 8000000:       00 10 00 20 09 00 00 08                             ... ....

08000008 <reset_handler>:
 8000008:       2000            movs    r0, #0

0800000a <main_loop>:
 800000a:       3001            adds    r0, #1
 800000c:       e7fd            b.n     800000a <main_loop>