Audio DSP 链接脚本文件解析

上篇文章（智能手表音乐播放功耗的优化）讲了怎么优化音乐场景下的功耗，其中第二点是优化memory的布局。那么在哪里优化memory的布局呢？就是在本文要讲的链接脚本（ld）文件里。作为audio DSP 软件工程师，ld文件要能看懂和会修改。作为程序来说，先编译后链接。编译得到目标文件，链接就是把这些目标文件合成一个输出文件。链接过程都由链接脚本控制，链接脚本主要用于规定如何把输入文件内的section放入输出文件内, 并控制输出文件内各部分在程序地址空间内的布局。链接脚本有其语法，把语法搞懂了，就能看懂和会修改ld文件。本文就通过具体的例子来解析ld文件，使其通俗易懂。

 

链接脚本语法中有很多关键字，如OUTPUT等。本文要举的例子中都是一些基本的。如在工作中遇到没见过的，可以去网上搜，搞清楚意思，并能应用就可以了。我把例子按前后顺序分成了5张图，下面具体来看。

 

图1是ld文件的开头部分。

                                                                       图 1

蓝框1处是关键字OUTPUT，格式为OUTPUT(filename)，表示执行ld文件后的输出文件是什么。在CEVA DSP上，输出是elf文件。Elf文件是可执行链接文件，是执行链接的产物（编译后的产物是*.o），elf文件可以在CEVA的IDE集成开发环境上运行，但是不能在芯片上运行。要想在芯片上运行，需要将其转化为bin。至于怎么转，后面再讲。蓝框2处是关键字ENTRY，格式为ENTRY(symbol)，是将symbol设为软件的入口地址，即程序执行的第一条指令。图1中symbol为__cxd_inttbl_start ，在代码中就相当于一个全局变量，表示软件从__cxd_inttbl_start开始运行。__cxd_inttbl_start在crt0.c文件里用到。Crt表示c runtime，0表示最开始。后面准备写一篇adsp boot的文章，到时再具体讲crt0.c。

 

图2是ld文件的第二部分。

                                                           图 2

蓝框3定义了各块Memory的起始地址和大小等各种变量，是给蓝框4中的关键字MEMORY用的。ADSP可用的memory包括内部的ITCM、DTCM以及外部的DDR、SRAM以及ROM等（ASIC设计时就可以让ADSP访问外部的DDR、SRAM、ROM）。例子中定义了DDR中可用的起始地址是0x29000000，可用大小是0x40000（这是与AP协商的结果）。也定义了ITCM/DTCM的起始地址均是0x0，大小都是128k。还定义了ROM的大小是128k，起始地址是0xc0860000，其中96k用来放code，32k用来放data。蓝框4中用关键字MEMORY描述了各块memory的起始地址和大小，其中用INTERNAL_CODE表示ITCM，INTERNAL_DATA表示DTCM。MEMORY的语法如下：

NAME表示memory名称，ORIGIN表示起始地址，LENGTH表示大小，ATTR表示属性（w表示可写，r表示可读， x表示可执行）。

 

图3/4/5就是各个section的具体内容。先从图3看起。

                                                 图 3

蓝框5是关键字SECTIONS，格式为SECTIONS { }，大括号内是各个具体的section。蓝框6/7/8是三个section，均放在DDR（DDR_MEM）上。先看蓝框6。Section SLOW_I_RAM 从名字看出里面放的是指令(instruction, 即I)，也就是code。关键字ALIGN表示字节对齐。从图中看出这一section开始处要4k(0x1000)对齐。要4k对齐的原因是这一section放的是code，为了加快访问速度，要设置cache属性为cacheable，cache要求4k对齐。. += __rom_check_shift中.是定位符，表示当前位置的地址。.开始表示section SLOW_I_RAM的起始地址，后来又自加了__rom_check_shift个字节。举个例子，假设section SLOW_I_RAM的起始地址是0x29000000，__rom_check_shift等于4。开始时.就表示地址0x29000000，加4后.就表示地址0x29000004。__rom_check_shift是用于做ROM的，做完ROM后这个值要变为0（关于怎么做ROM，可以见文章在audio DSP中如何做软件固化）。关键字PROVIDE用来定义一个符号，可以理解为定义了一个全局变量，这个全局变量可以在代码里用。关键字ABSOLUTE表示取绝对值。PROVIDE（__DDR_CODE_CACHED_START = ABSOLUTE(.)）就表示定义个一个全局变量__DDR_CODE_CACHED_START，用它来指定要cached的code的起始地址，这个起始地址是用定位符获取的。*（IPC_SLOW_CODE）等表示这个section上放哪些具体的代码模块。放完code 段后又加了个PROVIDE（__DDR_CODE_CACHED_END = ABSOLUTE(.)），表示要cached的code的结束地址。这两个全局变量均用在配置memory的cache属性里，这一段放code，要配成cacheable。再来看蓝框7。从名字CONST_D_RAM看出是放常量的，属于data。为了加快访问速度，依旧要用配置成cacheable，所以用PROVIDE（__DDR_DATA_CACHED_START = ABSOLUTE(.)）来指定要cache的起始地址，然后后面放数据段。最后看蓝框8，依旧是放data，不过是未初始化的，运行时不需要载入memory，所以用了关键字NOLOAD。关键字NOLOAD表示运行时不用载入memory。最后用PROVIDE（__DDR_DATA_CACHED_END = ABSOLUTE(.)）来指定要cached的结束地址。蓝框7和蓝框8都是放data，只不过一个放的是常量等，一个放的是未初始化的。这两段都要配置成cacheable，所以cache的起始地址是蓝框7的开始处，结束地址是蓝框8的结束处。

 

再来看图4，它是关于ROM的。ROM是事先做好的，ld文件里有这两个section有两个目的。一是让它参与链接，得到ROM里函数和数据的地址，去与事先做好的比较，看是否改变。如果改变了，说明有问题，需要去解决，直到得到的地址与事先做好的完全一样。二是得到需要cache的起始和结束地址。ROM也算片外，为了加快速度，也需要用cache，包括code和data的。

                                                          图 4

图4展示了ROM里code（L2_I_ROM，蓝框9）和data（L2_D_ROM，蓝框10）段的内容。依旧要设置要cache的起始地址和结束地址。这里就不细讲了。

 

最后看图5，是关于ITCM和DTCM的。ITCM的放code，DTCM的分成两部分：常量和已初始化的以及bss上的。放bss上的包括未初始化的data以及各个任务用的栈等。这一部分不需要载入memory， 所以用了NOLOAD。

                                   图 5

图3/4/5分别代表放在DDR/ROM/内部memory上。典型场景的code和data尽量放在内部memory上，非典型场景的code和data最好放在外部DDR上。

 

前文说了，链接的输出是elf文件，不能在芯片上运行。要想在芯片上运行，需要写个应用程序将其转化为bin，bin里包括运行时要load进memory的section。Ld文件里这么多section，哪些要放进bin里？就是上面那些section里没有用NOLOAD关键字的。ROM由于事先已经做好，两个section也不需要放进bin。总结就是DDR放code的section和放常量和已初始化数据的section以及ITCM上的section和DTCM上放常量和已初始化数据的section这4部分要放进bin里。boot时把DDR的section内容放到DDR上，把ITCM的内容拷进ITCM里，把DTCM的内容拷进DTCM里，系统就能正常运行了。