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ARM系列之RO、RW、ZI的散布及阐明

RO段、RW段和ZI段要了解RO,RW和ZI需要首先了解以下知识:ARM程序的组成此处所说的ARM程序是指在ARM系统中正在执行的程序,而非保…

RO段、RW段和ZI

要了解RO,RW和ZI需求首要了解以下常识:
ARM程序的组成
此处所说的“ARM程序”是指在ARM体系中正在履行的程序,而非保存在ROM中的bin映像(image)文件,这一点清留意差异。
一个ARM程序包括3部分:RO,RW和ZI。RO是程序中的指令和常量;RW是程序中的已初始化变量;ZI是程序中的未初始化的变量.
由以上3点阐明能够理解为:RO便是readonly,RW便是read/write,ZI便是zero

ARM映像文件的组成
所谓ARM映像文件便是指烧录到ROM中的bin文件,也称为image文件。以下用Image文件来称号它。
Image文件包括了RO和RW数据。之所以Image文件不包括ZI数据,是由于ZI数据都是0,没必要包括,只需程序运转之前将ZI数据地点的区域一概清零即可。包括进去反而糟蹋存储空间。
Q:为什么Image中有必要包括RO和RW?
A:由于RO中的指令和常量以及RW中初始化过的变量是不能像ZI那样“惹是生非”的。

ARM程序的履行进程
从以上两点能够知道,烧录到ROM中的image文件与实践运转时的ARM程序之间并不是彻底相同的。因而就有必要了解ARM程序是怎样从ROM中的image抵达实践运转状况的。
实践上,RO中的指令至少应该有这样的功用:
1. 将RW从ROM中搬到RAM中,由于RW是变量,变量不能存在ROM中。
2. 将ZI地点的RAM区域悉数清零,由于ZI区域并不在Image中,所以需求程序依据编译器给出的ZI地址及巨细来将相应得RAM区域清零。ZI中也是变量,同理:变量不能存在ROM中
在程序运转的开端阶段,RO中的指令完结了这两项作业后C程序才干正常拜访变量。不然只能运转不含变量的代码。

说了上面的或许仍是有些模糊,RO,RW和ZI究竟是什么,下面我将给出几个比方,最直观的来阐明RO,RW,ZI在C中是什么意思。
1、RO
看下面两段程序,他们之间差了一条句子,这条句子便是声明一个字符常量。因而依照咱们之前说的,他们之间应该只会在RO数据中相差一个字节(字符常量为1字节)。
Prog1:
#include
void main(void)
{
;
}
Prog2:
#include
const char a = 5;
void main(void)
{
;
}
Prog1编译出来后的信息如下:
=================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
=================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
=================================================
Prog2编译出来后的信息如下:
=================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 61 0 96 0 Grand Totals
=================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1009 ( 0.99kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)
=================================================
以上两个程序编译出来后的信息能够看出:
Prog1和Prog2的RO包括了Code和RO Data两类数据。他们的仅有差异便是Prog2的RO Data比Prog1多了1个字节。这正和之前的估测共同。
假如添加的是一条指令而不是一个常量,则成果应该是Code数据巨细有不同。

2、RW
相同再看两个程序,他们之间只相差一个“已初始化的变量”,依照之前所讲的,已初始化的变量应该是算在RW中的,所以两个程序之间应该是RW巨细有差异。
Prog3:
#include
void main(void)
{
;
}
Prog4:
#include
char a = 5;
void main(void)
{
;
}
Prog3编译出来后的信息如下:
==================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
==================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
==================================================
Prog4编译出来后的信息如下:

==================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 1 96 0 Grand Totals
==================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)
==================================================
能够看出Prog3和Prog4之间的确只要RW Data之间相差了1个字节,这个字节正是被初始化过的一个字符型变量“a”所引起的。

3、ZI
再看两个程序,他们之间的不同是一个未初始化的变量“a”,从之前的了解中,应该能够估测,这两个程序之间应该只要ZI巨细有不同。
Prog3:
#include
void main(void)
{
;
}
Prog4:
#include
char a;
void main(void)
{
;
}
Prog3编译出来后的信息如下:
====================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
====================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
====================================================
Prog4编译出来后的信息如下:
====================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 97 0 Grand Totals
====================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
====================================================
编译的成果彻底符合估测,只要ZI数据相差了1个字节。这个字节正是未初始化的一个字符型变量“a”所引起的。
留意:假如一个变量被初始化为0,则该变量的处理办法与未初始化华变量相同放在ZI区域。
即:ARM C程序中,一切的未初始化变量都会被主动初始化为0。

总结:
1、 C中的指令以及常量被编译后是RO类型数据。
2、 C中的未被初始化或初始化为0的变量编译后是ZI类型数据。
3、 C中的已被初始化成非0值的变量编译后市RW类型数据。
附:
程序的编译指令(假定C程序名为tst.c):
armcc -c -o tst.o tst.c
armlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o
编译后的信息就在aa.map文件中。
ROM主要指:NAND Flash,Nor Flash
RAM主要指:PSRAM,SDRAM,SRAM,DDRAM

——————————————0————————————

Image$$??$$Limit 的意义

关于刚学习ARM的人来说,假如剖析它的发动代码,往往不明白下面几个变量的意义:|Image$$RO$$Limit|、|Image$$RW$$Base|、|Image$$ZI$$Base|。

运用的调试软件为ADS1.2,当咱们把程序编写好今后,就要进行编译和链接了,在ADS1.2中挑选MAKE按钮,会呈现一个Errors and Warnings 的对话框,在该栏中显现编译和链接的成果,假如没有过错,在文件的最终应该能看到Image component sizes,后边紧跟的顺次是Code,RO Data ,RW Data ,ZI Data ,Debug 各个项意图字节数,最终会有他们的一个统计数据:

Code 163632 ,RO Data 20939 ,RW Data 53 ,ZI Data 17028
Tatal RO size (Code+ RO Data) 184571 (180.25kB)
Tatal RW size(RW Data+ ZI Data) 17081(16.68 kB)
Tatal ROM size(Code+ RO Data+ RW Data) 184624(180.30 kB)

后边的字节数是依据用户不同的程序而来的,下面就以上面的数据为例来介绍那几个变量的核算。

在ADS的Debug Settings中有一栏是Linker/ARM Linker,在output选项中有一个RO base选项,下面应该有一个地址,我这里是0x0c100000,后边的RW base 地址是0x0c200000,然后在Options选项中有Image entry point ,是一个初始程序的进口地址,我这里是0x0c100000 。

有了上面这些信息咱们就能够彻底知道这几个变量是怎样来的了:
|Image$$RO$$Base| = Image entry point = 0x0c100000 ;表明程序代码寄存的开端地址

|Image$$RO$$Limit|=程序代码开端地址+代码长度+1=0x0c100000+Tatal RO size+1
= 0x0c100000 + 184571 + 1 = 0x0c100000 +0x2D0FB + 1
= 0x0c12d0fc

|Image$$RW$$Base| = 0x0c200000 ;由RW base 地址指定

|Image$$RW$$Limit| =|Image$$RW$$Base|+ RW Data 53 = 0x0c200000+0x37(4的倍数,0到55,共56个单元)=0x0c200037

|Image$$ZI$$Base| = |Image$$RW$$Limit| + 1 =0x0c200038

|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$ZI$$Base| + ZI Data 17028
=0x0c200038 + 0x4284
=0x0c2042bc

也能够由此核算:
|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$RW$$Base| +TatalRWsize(RWData+ZIData) 17081
=0x0c200000+0x42b9+3(要满意4的倍数)
=0x0c2042bc

加点自己的弥补:

RO 是code +RO Data ,RO data应该是const声明的常量

下载到固件中的代码包括RO和RW,ZI主要被malloc 函数用到,还有这些概念和仓库的联络,malloc声明的变量在heap(堆)中,stack(栈)是用来寄存暂时变量的。

—————————————————–

一般来说,一个程序包括只读的代码段和可读写的数据段。在ARM的集成开发环境中,只读的代码段和常量被称作RO段(ReadOnly);可读写的大局变量和静态变量被称作RW段(ReadWrite);RW段中要被初始化为零的变量被称为ZI段(ZeroInit)。关于嵌入式体系而言,程序映象都是存储在Flash存储器等一些非易失性器材中的,而在运转时,程序中的RW段有必要从头装载到可读写的RAM中。这就涉及到程序的加载时域和运转时域。简略来说,程序的加载时域便是指程序烧入Flash中的状况,运转时域是指程序履行时的状况。关于比较简略的状况,能够在ADS集成开发环境的ARM LINKER选项中指定RO BASE和RW BASE,奉告衔接器RO和RW的衔接基地址。关于杂乱状况,如RO段被分红几部分并映射到存储空间的多个地方时,需求创立一个称为“散布装载描绘文件”的文本文件,告诉衔接器把程序的某一部分衔接在存储器的某个地址空间。需求指出的是,散布装载描绘文件中的界说要依照体系重定向后的存储器散布状况进行。在引导程序完结初始化的使命后,应该把主程序转移到RAM中去运转,以加速体系的运转速度。

什么是arm的映像文件,arm映像文件其实便是可履行文件,包括bin或hex两种格局,能够直接烧到rom里履行。在axd调试进程中,咱们调试的是axf文件,其实这也是一种映像文件,它只是在bin文件中加了一个文件头和一些调试信息。映像文件一般由域组成,域最多由三个输出段组成(RO,RW,ZI)组成,输出段又由输入段组成。所谓域,指的便是整个bin映像文件所在在的区域,它又分为加载域和运转域。加载域便是映像文件被静态寄存的作业区域,一般来说flash里的 整个bin文件地点的地址空间便是加载域,当然在程序一般都不会放在 flash里履行,一般都会搬到sdram里运转作业,它们在被搬到sdram里作业所在的地址空间便是运转域。

咱们输入的代码,一般有代码部分和数据部分,这便是所谓的输入段,经过编译后就变成了bin文件中ro段和rw段,还有所谓的zi段,这便是输出段。关于加载域中的输出段,一般来说ro段后边紧跟着rw段,rw段后边紧跟着zi段。在运转域中这些输出段并不接连,但rw和zi一定是连着的。zi段和rw段中的数据其实能够是rw特点。

| Image$$RO$$Base| |Image$$RO$$Limit| |Image$$RW$$Base| |Image$$ZI$$Base| |Image$$ZI$$Limit|这几个变量是编译器告诉的,咱们在 makefile文件中能够看到它们的值。它们指示了在运转域中各个输出段所在的地址空间。| Image$$RO$$Base| 便是ro段在运转域中的开端地址,|Image$$RO$$Limit| 是ro段在运转域中的截止地址。其它顺次类推。咱们能够在linker的output中指定,在 simple形式中,ro base对应的便是| Image$$RO$$Base|,rw base 对应的是|Image$$RW$$Base|,由于rw和zi相连,|Image$$ZI$$Base| 就等于|Image$$ZI$$limit| .其它的值都是编译器主动核算出来的。

下面是2410发动代码的转移部分,我给出注释
BaseOfROM DCD |Image$$RO$$Base|
TopOfROM DCD |Image$$RO$$Limit|
BaseOfBSS DCD |Image$$RW$$Base|
BaseOfZero DCD |Image$$ZI$$Base|
EndOfBSS DCD |Image$$ZI$$Limit|
adr r0, ResetEntry; ResetEntry是复位运转时域的开端地址,在bootnand中一般是0
ldr r2, BaseOfROM;
cmp r0, r2
ldreq r0, TopOfROM;TopOfROM=0x30001de0,代码段地址的完毕
beq InitRam
ldr r3, TopOfROM
;part 1,经过比较,将ro搬到sdram里,搬到的意图地址从 | Image$$RO$$Base| 开端,到|Image$$RO$$Limit|完毕

0
ldmia r0!, {r4-r7}
stmia r2!, {r4-r7}
cmp r2, r3
bcc %B0;

;part 2,搬rw段到sdram,意图地址从|Image$$RW$$Base| 开端,到|Image$$ZI$$Base|完毕
sub r2, r2, r3;r2=0
sub r0, r0, r2
InitRam ;carry rw to baseofBSS
ldr r2, BaseOfBSS ;TopOfROM=0x30001de0,baseofrw
ldr r3, BaseOfZero ;BaseOfZero=0x30001de0
0
cmp r2, r3
ldrcc r1, [r0], #4
strcc r1, [r2], #4
bcc %B0
;part 3,将sdram zi初始化为0,地址从|Image$$ZI$$Base|到|Image$$ZI$$Limit|
mov r0, #0;init 0
ldr r3, EndOfBSS;EndOfBSS=30001e40
1
cmp r2, r3
strcc r0, [r2], #4
bcc %B1

————————————————————

一 概述

Scatter file (涣散加载描绘文件)用于armlink的输入参数,他指定映像文件内部各区域的download与运转时方位。Armlink将会依据scatter file生成一些区域相关的符号,他们是大局的供用户树立运转时环境时运用。(留意:当运用了scatter file 时将不会生成以下符号 Image$$RW$$Base, Image$$RW$$Limit, Image$$RO$$Base, Image$$RO$$Limit, Image$$ZI$$Base, and Image$$ZI$$Limit)

二 什么时候运用scatter file

当然首要的条件是你在使用ADS进行项目开发,下面咱们看看更详细的一些状况。
1存在杂乱的地址映射:例如代码和数据需求分隔放在在多个区域。
2存在多种存储器类型:例如包括 Flash,ROM,SDRAM,快速SRAM。咱们依据代码与数据的特性把他们放在不同的存储器中,比方中止处理部分放在快速SRAM内部来进步响应速度,而把不常用到的代码放到速度比较慢的Flash内。
3函数的地址固定定位:能够使用Scatter file完成把某个函数放在固定地址,而不论其应用程序是否现已改动或从头编译。
4使用符号确认堆与仓库:
5内存映射的IO:选用scatter file能够完成把某个数据段放在准确的地指处。
因而关于嵌入式体系来说scatter file是必不可少的,由于嵌入式体系选用了ROM,RAM,和内存映射的IO。

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