SmartARM2200啟動(dòng)文件分析

先對(duì)啟動(dòng)前的硬件描述一下，這樣在分析startup.s的時(shí)候就輕松多了。我使用的是smartarm2200開(kāi)發(fā)板，其中CPU芯片使用的LPC2210，沒(méi)有內(nèi)部flash（周公太摳門了）。因此說(shuō)到設(shè)置也就是兩點(diǎn)：

一，BOOT[1:0]的設(shè)置。決定是從內(nèi)部Memory還是外部Memory啟動(dòng)。面對(duì)摳門的周公，咱只能從外部存儲(chǔ)器啟動(dòng)了。無(wú)奈??！這也就引發(fā)了第二個(gè)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)置。

二，bank0、bank1的設(shè)置。要是用于調(diào)試的話就把ram設(shè)成bank0，可以在ram啟動(dòng)，這樣可以很容易進(jìn)行存儲(chǔ)器重映射。要是燒flash的話就把flash設(shè)成bank0。

因此，我們?cè)诹鞒虉D中的路線是始終在最右邊走。哦,原來(lái)是從0x80000000啟動(dòng)啊!

接下來(lái)就開(kāi)始進(jìn)入代碼了！首先看下圖是整體幾個(gè)文件的關(guān)系圖。

剛才看到運(yùn)行首地址是0x80000000，那么怎么安排我們的flash或者ram？記得在單片機(jī)中經(jīng)常實(shí)用org 0x800方式就能搞定，我們?cè)赼ds中也可以設(shè)置RO、RW、ZI和入口點(diǎn)地址一額可以辦到。但這只能應(yīng)用一些很簡(jiǎn)單的情況，現(xiàn)在面臨的要復(fù)雜一點(diǎn)，因而“分散加載方式”閃亮登場(chǎng)。這里不妨總結(jié)一下ARM鏈接方式：

（1）simple方式：（三點(diǎn)設(shè)置）分別是，Output下：RO(代碼基址) RW（數(shù)據(jù)基址包括ZI）。Layout下：Object/Symble填入startup.o Section填入start（根據(jù)實(shí)際情況定）Option下：Image Entry Pointer填入地址。

（2）scattered方式：（也要三步）分別是,編寫.scf文件；在output下填入該文件；Option下填入入口地址。

下面分析.scf文件，以mem_b.scf為例。

/************** mem_b.scf文件 *************/

ROM_LOAD 0x80000000//名 地址 范圍限制（本例子缺?。?br />{
ROM_EXEC 0x80000000//片外存儲(chǔ)器 地址 范圍大?。ū纠笔。?br /> {
Startup.o (vectors, +First) //startup文件中vector段放于開(kāi)頭
* (+RO) //其他模塊的代碼與只讀數(shù)據(jù)放于此
}
IRAM 0x40000000 //片內(nèi)RAM 地址 范圍大小（缺?。?br /> {
Startup.o (MyStacks) //startup文件中MyStacks段放于開(kāi)頭
}

STACKS_BOTTOM +0 UNINIT //棧底 地址 不用初始化 范圍大小限制（缺?。?br /> {
Startup.o (StackBottom) //startup文件中MyStackBottom段放于開(kāi)頭
}

STACKS 0x40004000 UNINIT
{
Startup.o (Stacks)
}

ERAM 0x80040000
{
* (+RW,+ZI) //所有的RW與ZI數(shù)據(jù)置于此，也就是未初始化和初始化的全局變量
}

HEAP +0 UNINIT
{
Startup.o (Heap)
}

HEAP_BOTTOM 0x80080000 UNINIT
{
Startup.o (HeapTop)
}

}

可以用文件的方式觀察內(nèi)存的實(shí)際格局，在ARM Linker的Listings選項(xiàng)卡下，選中Image Map復(fù)選框。這樣編譯的時(shí)候就會(huì)顯示內(nèi)存格局了。

Memory Map of the image

Image Entry point : 0x80000000

Load Region ROM_LOAD (Base: 0x80000000, Size: 0x000005b4, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE)

Execution Region ROM_EXEC (Base: 0x80000000, Size: 0x000005b4, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE)

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x80000000 0x00000110 Code RO 1 * vectors Startup.o
0x80000110 0x000000a8 Code RO 53 * !!! __main.o(c_a__un.l)
0x800001b8 0x000000dc Code RO 10 .text target.o
0x80000294 0x00000078 Code RO 42 .text main.o
0x8000030c 0x00000008 Code RO 55 .text _no_redirect.o(c_a__un.l)
0x80000314 0x000000a4 Code RO 57 .text stkheap2.o(c_a__un.l)
0x800003b8 0x00000004 Code RO 59 .text use_no_semi.o(c_a__un.l)
0x800003bc 0x00000028 Code RO 61 .text kernel.o(c_a__un.l)
0x800003e4 0x0000000c Code RO 63 .text libspace.o(c_a__un.l)
0x800003f0 0x00000018 Code RO 66 .text exit.o(c_a__un.l)
0x80000408 0x000000fc Code RO 68 .text lib_init.o(c_a__un.l)
0x80000504 0x00000010 Code RO 72 .text rt_fp_status_addr.o(c_a__un.l)
0x80000514 0x00000014 Code RO 70 x$fpl$fpinit fpinit.o(f_a_p.l)
0x80000528 0x00000020 Data RO 43 .constdata main.o
0x80000548 0x00000054 Data RO 74 Region

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x40000000 0x00000400 Zero RW 2 MyStacks Startup.o
Execution Region STACKS_BOTTOM (Base: 0x40000400, Size: 0x00000004, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE, UNINIT)

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x40000400 0x00000004 Zero RW 4 StackBottom Startup.o
Execution Region STACKS (Base: 0x40004000, Size: 0x00000000, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE, UNINIT)

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x40004000 0x00000000 Zero RW 6 Stacks Startup.o
Execution Region ERAM (Base: 0x80040000, Size: 0x00000060, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE)

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x80040000 0x00000060 Zero RW 64 .bss libspace.o(c_a__un.l)
Execution Region HEAP (Base: 0x80040060, Size: 0x00000004, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE, UNINIT)

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x80040060 0x00000004 Zero RW 3 Heap Startup.o
Execution Region HEAP_BOTTOM (Base: 0x80080000, Size: 0x00000000, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE, UNINIT)

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x80080000 0x00000000 Zero RW 5 HeapTop Startup.o

Load Region LR$$Debug (Base: 0x00000000, Size: 0x00000000, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE)

Execution Region ER$$Debug (Base: 0x00000000, Size: 0x00000000, Max: 0xffffffff, ABSOLUTE)

Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object

0x00000000 0x00000010 Dbug RW 9 .debug_abbrev Startup.o
0x00000010 0x000003ec Dbug RW 19 .debug_abbrev target.o
0x00000000 0x0000014c Dbug RW 18 .debug_frame target.o
0x0000014c 0x00000058 Dbug RW 52 .debug_frame main.o
0x000001a4 0x0000003c Dbug RW 54 .debug_frame __main.o(c_a__un.l)
0x000001e0 0x0000004c Dbug RW 56 .debug_frame _no_redirect.o(c_a__un.l)
0x0000022c 0x00000094 Dbug RW 58 .debug_frame stkheap2.o(c_a__un.l)
0x000002c0 0x00000044 Dbug RW 60 .debug_frame use_no_semi.o(c_a__un.l)
0x00000304 0x00000058 Dbug RW 62 .debug_frame kernel.o(c_a__un.l)
0x0000035c 0x00000044 Dbug RW 65 .debug_frame libspace.o(c_a__un.l)
0x000003a0 0x0000004c Dbug RW 67 .debug_frame exit.o(c_a__un.l)
0x000003ec 0x0000007c Dbug RW 69 .debug_frame lib_init.o(c_a__un.l)
0x00000468 0x0000004c Dbug RW 71 .debug_frame fpinit.o(f_a_p.l)
0x000004b4 0x0000004c Dbug RW 73 .debug_frame rt_fp_status_addr.o(c_a__un.l)
0x00000000 0x00000074 Dbug RW 7 .debug_info Startup.o
0x00000074 0x0000007c Dbug RW 12 .debug_info target.o
0x000000f0 0x00000108 Dbug RW 35 .debug_info target.o
0x000001f8 0x000000e4 Dbug RW 31 .debug_info target.o
0x000002dc 0x00000540 Dbug RW 15 .debug_info target.o
0x0000081c 0x00000110 Dbug RW 27 .debug_info target.o
0x0000092c 0x00000090 Dbug RW 45 .debug_info main.o
0x000009bc 0x00000134 Dbug RW 49 .debug_info main.o
0x00000000 0x0000009c Dbug RW 8 .debug_line Startup.o
0x0000009c 0x000000b8 Dbug RW 11 .debug_line target.o
0x00000154 0x000000f8 Dbug RW 14 .debug_line target.o
0x0000024c 0x00000064 Dbug RW 26 .debug_line target.o
0x000002b0 0x00000050 Dbug RW 30 .debug_line target.o
0x00000300 0x00000050 Dbug RW 34 .debug_line target.o
0x00000350 0x00000078 Dbug RW 44 .debug_line main.o
0x000003c8 0x000000a4 Dbug RW 48 .debug_line main.o
0x00000000 0x000002c0 Dbug RW 17 .debug_loc target.o
0x000002c0 0x00000064 Dbug RW 51 .debug_loc main.o
0x00000000 0x00000190 Dbug RW 13 .debug_macinfo target.o
0x00000190 0x00000078 Dbug RW 29 .debug_macinfo target.o
0x00000208 0x0000004c Dbug RW 33 .debug_macinfo target.o
0x00000254 0x000001f0 Dbug RW 37 .debug_macinfo target.o
0x00000444 0x00000190 Dbug RW 47 .debug_macinfo main.o
0x00000000 0x00000128 Dbug RW 16 .debug_pubnames target.o
0x00000128 0x00000064 Dbug RW 28 .debug_pubnames target.o
0x0000018c 0x00000058 Dbug RW 32 .debug_pubnames target.o
0x000001e4 0x00000084 Dbug RW 36 .debug_pubnames target.o
0x00000268 0x00000020 Dbug RW 46 .debug_pubnames main.o
0x00000288 0x00000028 Dbug RW 50 .debug_pubnames main.o
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Image component sizes
Code RO Data RW Data ZI Data Debug

612 140 0 1032 8356 Object Totals
708 0 0 96 860 Library Totals

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Code RO Data RW Data ZI Data Debug

1320 140 0 1128 9216 Grand Totals

================================================================================

Total RO Size(Code + RO Data) 1460 ( 1.43kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 1128 ( 1.10kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1460 ( 1.43kB)

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一般的可執(zhí)行程序都包括代碼段、數(shù)據(jù)段。也可以簡(jiǎn)單的看作由兩部分組成：RO段和RW段。RO段一般包括代碼段和一些常量，在運(yùn)行的時(shí)候是只讀的。而RW段包括一些全局變量和靜態(tài)變量，在運(yùn)行的時(shí)候是可以改變的（讀寫）。如果有部分全局變量被初始化為零，則RW段里還包括了ZI段。
RO: Read Only 代碼段
RW： Read Write 已初始化的全局變量
ZI: Zero Init 未初始化的全局變量

因?yàn)镽O段是只讀的，在運(yùn)行的時(shí)候不可以改變，所以，在運(yùn)行的時(shí)候，RO段可以駐留在Flash里（當(dāng)然也可以在SDRAM或者SRAM里了）。而RW段是可以讀寫的，所以，在運(yùn)行的時(shí)候必須被裝載到SDRAM或者SRAM里。
在用ADS編譯的時(shí)候，是需要設(shè)置RO BASE 和RW BASE的，用過(guò)ADS的應(yīng)該都清楚這點(diǎn)。通過(guò)RO BASE 和RW BASE的設(shè)置，告訴鏈接器（linker）該程序的起始運(yùn)行地址（RO BASE）和 RW段的地址 (RW BASE)。如果一個(gè)程序只有RO段，沒(méi)有RW段，那么這個(gè)程序可以完全在Flash里運(yùn)行，不需要用到SDRAM 或者 SRAM。如果包括RW段和RO段，那么該程序的RW段必須在被訪問(wèn)以前被拷貝到SDRAM 或者SRAM里去，以保證程序可以正確運(yùn)行。下面這個(gè)圖說(shuō)明了一個(gè)程序執(zhí)行前（load view）和執(zhí)行時(shí)（execute view）的狀態(tài)。從圖中可以看到，整個(gè)程序在執(zhí)行前始放在ROM里的，在執(zhí)行的時(shí)候，RW段被拷貝到了RAM里的合適位置去。

程序一開(kāi)始總是存儲(chǔ)在ROM/Flash里面的,其RO部分既可以在ROM/Flash里面執(zhí)行,也可以轉(zhuǎn)移到速度更快的RAM中去;而RW和ZI這兩部分是必須轉(zhuǎn)移到可寫的RAM里去。所謂應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境的初始化,就是完成必要的從ROM到RAM的數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)容清零。

　　不同的工具鏈會(huì)提供一些不同的機(jī)制和方法幫助用戶完成這一步操作,主要是跟鏈接器（Linker）相關(guān)。下面是在ARM開(kāi)發(fā)工具環(huán)境ADS下,一種常用存儲(chǔ)器模型的直接實(shí)現(xiàn)：

LDR r0, = |Image

在ADS里，有一些預(yù)先定義了的變量可以用（linker defined symbol）。在下面的實(shí)現(xiàn)里，用到了幾個(gè)預(yù)定義的變量：
Image