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ARM Linker的使用——應用程式執行環境的初始化

  一般的可執行程式都包括程式碼段、資料段。也可以簡單的看作由兩部分組成:RO段和RW段。RO段一般包括程式碼段和一些常量,在執行的時候是隻讀的。而RW段包括一些全域性變數和靜態變數,在執行的時候是可以改變的(讀寫)。如果有部分全域性變數被初始化為零,則RW段裡還包括了ZI段。
RO: Read Only  程式碼段
RW: Read Write 已初始化的全域性變數
ZI: Zero Init   未初始化的全域性變數

     因為RO段是隻讀的,在執行的時候不可以改變,所以,在執行的時候,RO段可以駐留在Flash裡(當然也可以在SDRAM或者SRAM裡了)。而RW段是可以讀寫的,所以,在執行的時候必須被裝載到SDRAM或者SRAM裡。
     在用ADS編譯的時候,是需要設定RO BASE 和RW BASE的,用過ADS的應該都清楚這點。通過RO BASE 和RW BASE的設定,告訴連結器(linker)該程式的起始執行地址(RO BASE)和 RW段的地址 (RW BASE)。如果一個程式只有RO段,沒有RW段,那麼這個程式可以完全在Flash裡執行,不需要用到SDRAM 或者 SRAM。如果包括RW段和RO段,那麼該程式的RW段必須在被訪問以前被拷貝到SDRAM 或者SRAM裡去,以保證程式可以正確執行。下面這個圖說明了一個程式執行前(load view)和執行時(execute view)的狀態。從圖中可以看到,整個程式在執行前始放在ROM裡的,在執行的時候,RW段被拷貝到了RAM裡的合適位置去。

  程式一開始總是儲存在ROM/Flash裡面的,其RO部分既可以在ROM/Flash裡面執行,也可以轉移到速度更快的RAM中去;而RW和ZI這兩部分是必須轉移到可寫的RAM裡去。所謂應用程式執行環境的初始化,就是完成必要的從ROM到RAM的資料傳輸和內容清零。

  不同的工具鏈會提供一些不同的機制和方法幫助使用者完成這一步操作,主要是跟連結器(Linker)相關。下面是在ARM開發工具環境ADS下,一種常用儲存器模型的直接實現:

   

      LDR r0, = |Image$$RO$$Limit| ;得到RO段末的下一位元組的地址 ,ROM中的RW的開始地址
  LDR r1, = |Image$$RW$$Base| ;得到RAM中的RW段的初始地址
  LDR r3, = |Image$$ZI$$Base| ;全域性變數的初始地址 
  CMP r0, r1 ;
  BEQ LOOP1
LOOP0
  CMP r1, r3 ; 是否到RAM中的RW段的末地址,如果沒到,則一直將ROM(FLASH變    量與資料段拷貝到RAM中
  LDRCC r2, [r0], #4 ;[R0]=[R1]
  STRCC r2, [r1], #4 ; 
  BCC LOOP0
LOOP1
  LDR r1, = |Image$$ZI$$Limit| ; LOOP1與LOOP2執行將ZI初始化為0
  MOV r2, #0
LOOP2
  CMP r3, r1
  STRCC r2, [r3], #4 ;
  BCC LOOP2

    在ADS裡,有一些預先定義了的變數可以用(linker defined symbol)。在下面的實現裡,用到了幾個預定義的變數:
Image$$RO$$Base 該變數指定了RO段的 BASE
Image$$RO$$Limit 該變數指定了RO段的 Limit
Image$$RW$$Base 該變數指定了RW段的 BASE
Image$$RW$$Limit 該變數指定了RW段的 Limit
Image$$ZI$$Base 該變數指定了ZI段的 BASE
Image$$ZI$$Limit 該變數指定了ZI段的 Limit
注:具體可以參考ADS Linker Guide
Image$$RO$$Limit 減 Image$$RO$$Base 等於RO段的大小
Image$$RW$$Limit 減 Image$$RW$$Base 等於RW段的大小
Image$$ZI$$Limit 減 Image$$ZI$$Base 等於ZI段的大小
(Image$$RO$$Limit 減 Image$$RO$$Base)
+ (Image$$RW$$Limit 減 Image$$RW$$Base)
= 等於整個程式的大小
注:ZI段始包括在RW段裡面的。