链接脚本(Linker Script)用法解析(二) clear_table & copy_table
可执行文件中的.bss段和.data段分别存放未赋初值的全局变量和已赋初值的全局变量,两者的特点分别为:
(1).bss段:①无初值,所以不占ROM空间;②运行时存储于RAM;③默认初值为0
(2).data段:①占用ROM空间,用于存放初值;②运行时存储于RAM;③程序启动时将其初值从ROM载入到RAM
(ps:两者与.rodata及局部变量的区别:.rodata段存放只读变量即声明为static的变量,存储于ROM中;局部变量是在程序运行时才产生的,存储于栈——stack中。)
根据.bss段的性质,需要对其执行如下操作:①通过linker script给.bss段分配RAM空间;②在启动过程中将.bss段所占RAM空间初始化——由于未赋初值的全局变量默认值为0,因此将此RAM地址段的值全部设为0
根据.data段的性质,需要这样处理:①通过linker script给.data段分配RAM空间和ROM空间;②在启动过程中将.data段所占RAM空间初始化——将存储在ROM中的全局变量初值复制到其RAM空间从而完成全局变量的初始化
以上工作一般在Cpu的启动过程中完成,如英飞凌TC297的启动代码如下所示:
void _Core0_start(void) {
...... Ifx_C_Init(); /*Initialization of C runtime variables */
...... /*Call main function of Cpu0 */ __non_return_call(core0_main); }
其中,Ifx_C_Init()函数用于完成上述工作,具体实现如下:
extern uint32 __clear_table[]; /**< clear table entry */ extern uint32 __copy_table[]; /**< copy table entry */ typedef volatile union { uint8 *ucPtr; uint16 *usPtr; uint32 *uiPtr; unsigned long long *ullPtr; } IfxStart_CTablePtr; /*! * \brief Initializes C variables. * * This function is called in the startup. This function initialize the all variables in .data section * and clears the .bss section */ void Ifx_C_Init(void) { IfxStart_CTablePtr pBlockDest, pBlockSrc; uint32 uiLength, uiCnt; uint32 *pTable; /* clear table */ pTable = (uint32 *)&__clear_table; while (pTable) { pBlockDest.uiPtr = (uint32 *)*pTable++; uiLength = *pTable++; /* we are finished when length == -1 */ if (uiLength == 0xFFFFFFFF) { break; } uiCnt = uiLength / 8; while (uiCnt--) { *pBlockDest.ullPtr++ = 0; } if (uiLength & 0x4) { *pBlockDest.uiPtr++ = 0; } if (uiLength & 0x2) { *pBlockDest.usPtr++ = 0; } if (uiLength & 0x1) { *pBlockDest.ucPtr = 0; } } /* copy table */ pTable = (uint32 *)&__copy_table; while (pTable) { pBlockSrc.uiPtr = (uint32 *)*pTable++; pBlockDest.uiPtr = (uint32 *)*pTable++; uiLength = *pTable++; /* we are finished when length == -1 */ if (uiLength == 0xFFFFFFFF) { break; } uiCnt = uiLength / 8; while (uiCnt--) { *pBlockDest.ullPtr++ = *pBlockSrc.ullPtr++; } if (uiLength & 0x4) { *pBlockDest.uiPtr++ = *pBlockSrc.uiPtr++; } if (uiLength & 0x2) { *pBlockDest.usPtr++ = *pBlockSrc.usPtr++; } if (uiLength & 0x1) { *pBlockDest.ucPtr = *pBlockSrc.ucPtr; } } }
以上代码的主要工作包括——以copy table的工作为例:(1) 获取源地址(pBlockSrc)、目标地址(pBlockDest)和长度(uLength);(2)从源地址(ROM地址)复制长度为uLength字节的数据到目标地址(RAM地址)。
那么源地址、目标地址和长度是如何得到的呢? ——我们可以看到在Ifx_C_Init()函数之前引用了变量__copy_table作为起始地址,从而获得了源地址、目标地址和长度。
但变量__copy_table是在哪里定义的?又是如何定义的呢?为何根据该变量可以获得地址和长度? ——问题的答案在于链接脚本(linker script)中定义的copy table(蓝色字体):
................... .rodata : FLAGS(arl) { *(.rodata) *(.rodata.*) *(.gnu.linkonce.r.*) /* * Create the clear and copy tables that tell the startup code * which memory areas to clear and to copy, respectively. */ . = ALIGN(4) ; PROVIDE(__clear_table = .) ; LONG(0 + ADDR(.CPU2.zbss)); LONG(SIZEOF(.CPU2.zbss)); LONG(0 + ADDR(.CPU2.bss)); LONG(SIZEOF(.CPU2.bss)); LONG(0 + ADDR(.CPU1.zbss)); LONG(SIZEOF(.CPU1.zbss)); LONG(0 + ADDR(.CPU1.bss)); LONG(SIZEOF(.CPU1.bss)); LONG(0 + ADDR(.CPU0.zbss)); LONG(SIZEOF(.CPU0.zbss)); LONG(0 + ADDR(.CPU0.bss)); LONG(SIZEOF(.CPU0.bss)); LONG(0 + ADDR(.zbss)); LONG(SIZEOF(.zbss)); LONG(0 + ADDR(.sbss)); LONG(SIZEOF(.sbss)); LONG(0 + ADDR(.bss)); LONG(SIZEOF(.bss)); LONG(0 + ADDR(.sbss4)); LONG(SIZEOF(.sbss4)); LONG(0 + ADDR(.bss_emem)); LONG(SIZEOF(.bss_emem)); LONG(-1); LONG(-1); PROVIDE(__copy_table = .) ; LONG(LOADADDR(.CPU2.zdata)); LONG(0 + ADDR(.CPU2.zdata)); LONG(SIZEOF(.CPU2.zdata)); LONG(LOADADDR(.CPU2.data)); LONG(0 + ADDR(.CPU2.data)); LONG(SIZEOF(.CPU2.data)); LONG(LOADADDR(.CPU1.zdata)); LONG(0 + ADDR(.CPU1.zdata)); LONG(SIZEOF(.CPU1.zdata)); LONG(LOADADDR(.CPU1.data)); LONG(0 + ADDR(.CPU1.data)); LONG(SIZEOF(.CPU1.data)); LONG(LOADADDR(.CPU0.zdata)); LONG(0 + ADDR(.CPU0.zdata)); LONG(SIZEOF(.CPU0.zdata)); LONG(LOADADDR(.CPU0.data)); LONG(0 + ADDR(.CPU0.data)); LONG(SIZEOF(.CPU0.data)); LONG(LOADADDR(.zdata)); LONG(0 + ADDR(.zdata)); LONG(SIZEOF(.zdata)); LONG(LOADADDR(.sdata)); LONG(0 + ADDR(.sdata)); LONG(SIZEOF(.sdata)); LONG(LOADADDR(.data)); LONG(0 + ADDR(.data)); LONG(SIZEOF(.data)); LONG(LOADADDR(.data_emem)); LONG(0 + ADDR(.data_emem)); LONG(SIZEOF(.data_emem)); LONG(LOADADDR(.data_lmu)); LONG(0 + ADDR(.data_lmu)); LONG(SIZEOF(.data_lmu)); LONG(LOADADDR(.sdata4)); LONG(0 + ADDR(.sdata4)); LONG(SIZEOF(.sdata4)); LONG(LOADADDR(.CPU0.psram_text)); LONG(0 + ADDR(.CPU0.psram_text)); LONG(SIZEOF(.CPU0.psram_text)); LONG(LOADADDR(.CPU1.psram_text)); LONG(0 + ADDR(.CPU1.psram_text)); LONG(SIZEOF(.CPU1.psram_text)); LONG(LOADADDR(.CPU2.psram_text)); LONG(0 + ADDR(.CPU2.psram_text)); LONG(SIZEOF(.CPU2.psram_text)); LONG(-1); LONG(-1); LONG(-1); //load -1 as end flag of copy_table(used by startup code) . = ALIGN(8); } > pfls0
首先定义符号常量__copy_table = .用来记录copy table的起始地址(注:链接脚本中定义的符号常量相当于一个全局变量,可以在工程中的.c和.h中使用,只需用extern引用即可);接下来定义copy table的内容——通过关键字LONG将各个.data段的VMA、LMA及段长度(单位:字节)从起始地址__copy_table开始,依序写入到ROM中。由于copy table的性质与.rodata段类似,因此该链接脚本将copy table接在.rodata段后面存储在ROM中。(注:LOADADDR可以读取段的LMA,ADDR读取段的VMA,SIZEOF读取段的长度)
注意,高亮部分可用于将程序从ROM拷贝到RAM运行,具体做法如下:
(1)首先用#pragma section命令将程序存储在自定义的程序段中
#pragma section ".my_ram_fun" ax ... user functions #pragma section
(2)在链接脚本中加载该输入段(input section)并为其输出段(output section)分配存储地址,包括LMA和VMA。注意,这里输出段的名字必须后缀为.CPU0.psram_text,这样才能与copy table结合起来。当然,copy table中的段名可以自己定义,不必非得命名为.CPU0.psram_text
/* Allocate space for internal code sections. */ .CPU0.psram_text : { *(.my_ram_fun) *(.my_ram_fun.*) . = ALIGN(8) ; } > PMI_PSPR AT> PMU_PFLASH0 =0
通过以上两步,程序启动时启动代码便会将user function自动复制到RAM中。由copy table可类推clear table的原理,较为简单,在此不做赘述。
总结:Clear_table和Copy_table是什么? Clear_table和Copy_table是链接脚本中用于初始化.bss段和.data段的RAM空间的一段语句。