嵌入式軟件開發(fā)之： 進(jìn)一步存儲器映射考慮事項

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13.6? 進(jìn)一步存儲器映射考慮事項

上一節(jié)介紹了如何使用Scatter文件對程序的代碼和數(shù)據(jù)進(jìn)行放置。但這些方法只有在外設(shè)和堆棧限制在源文件或頭文件中定義好的前提下才能使用。為了增加程序的靈活性，最好在Scatter文件中設(shè)置這些信息，本節(jié)將介紹這些方法。

13.6.1? 在Scatter文件中定位目標(biāo)外設(shè)

通常情況下，外設(shè)寄存器的內(nèi)存映射地址是在源文件或頭文件中定義的“硬編碼（hard－code）”。但為了增加代碼的可移植性，可以在源文件中聲明一個映射到外設(shè)寄存器的結(jié)構(gòu)，并在這個結(jié)構(gòu)在Scatter文件中定位。

下面的例子定義了映射32位寄存器的定時器的C結(jié)構(gòu)。

struct {

? ?????volatile unsigned ctrl; /* timer 控制寄存器 */

?? ????volatile unsigned tmr;? /* timer值?? */

} timer_regs;

要把該結(jié)構(gòu)放在存儲器映射的特定地址，需創(chuàng)建一個新的執(zhí)行區(qū)來裝入該結(jié)構(gòu)。

下面的例子說明了在Scatter文件中將timer_regs結(jié)構(gòu)定位在0x40000000地址處。

ROM_LOAD ?0x24000000 0x04000000

{

??? ; ...

??? TIMER 0x40000000 UNINIT

??? {

??????? timer_regs.o (+ZI)

??? }

??? ; ...

}

需要特別注意的是，在應(yīng)用程序啟動過程中不將這些寄存器的內(nèi)容初始化為零，因為這些地址對應(yīng)的是外設(shè)寄存器，如果將其初始化為0，很可能改變系統(tǒng)的狀態(tài)。必須將執(zhí)行域的屬性標(biāo)記為UNINIT，這樣可避免該區(qū)中的ZI數(shù)據(jù)初始化為零。

13.6.2? 在Scatter文件中放置堆和棧

ARM公司建議，在Scatter文件中指定堆和棧的位置。這主要有兩個主要優(yōu)點：

·? 有關(guān)存儲器映射的所有信息保存在一個文件中；

·? 改變堆和棧只要求重新鏈接，而不需要重新編譯。

1．顯示放置標(biāo)號

為了在Scatter文件中放置堆棧，必須在源文件中定義Scatter文件的參照符號。下面的例子在名為stackheap.s的匯編文件中創(chuàng)建標(biāo)有stack_base和heap_base的符號。這樣就可以在Scatter文件的執(zhí)行域中定位每個符號。

???? ??????AREA?? stacks, DATA, NOINIT

?????? ????EXPORT stack_base

stack_base??????? SPACE?? 1

?????? ????AREA?? heap, DATA, NOINIT

?????? ????EXPORT heap_base

heap_base???????? SPACE?? 1

?? ??END

下面的Scatter文件說明了如何在地址0x20000放置堆基址，如何在地址0x40000放置?；?。堆基址和?；返奈恢每赏ㄟ^分別編輯其執(zhí)行區(qū)予以改變。但該方法的缺點是在該棧區(qū)的上部占用一個字的內(nèi)存區(qū)域放置SPACE（stack_base）變量。

LOAD_FLASH 0x24000000 0x04000000

{

??? ; ...

??? HEAP 0x20000 UNINIT

??? {

??????? stackheap.o (heap)

??? }

??? STACKS 0x40000 UNINIT

??? {

??????? stackheap.o (stacks)

??? }

??? ; ...

}

?

圖13.17顯示了堆和棧在內(nèi)存中的放置情況。

圖13.17? 顯示設(shè)置符號放置堆棧

2．使用鏈接程序生成符號

該方法需要在目標(biāo)文件中指定堆和棧的大小。首先，在一個匯編源文件中為堆和棧定義一個適當(dāng)大小的區(qū)域。使用SPACE命令保留一個清零的存儲器塊。然后，為該區(qū)域設(shè)置NOINIT屬性，避免在鏈接時被修改。這樣避免了顯示放置堆棧標(biāo)號而浪費內(nèi)存空間。

下面的例子顯示了如何在匯編源文件中預(yù)留出堆棧區(qū)域。

??????? AREA stack, DATA, NOINIT

??? SPACE?? 0x3000????????????????? ;為棧預(yù)留的空間

??????? AREA heap, DATA, NOINIT

??? SPACE?? 0x3000????????????????? ;為堆預(yù)留的空間

??????? END

最后，可以在Scatter文件中定義執(zhí)行域放置系統(tǒng)堆棧。

下面的例子顯示了如何在Scatter文件中使用由聯(lián)接器生成的符號放置堆棧。

LOAD_FLASH 0x24000000 0x04000000

{

??? :

??? STACK 0x1000 UNINIT??????????? ;length = 0x3000

??? {

??????? stackheap.o (stack)???????? ;stack = 0x4000 to 0x1000

??? }

??? HEAP 0x15000 UNINIT??????????? ;length = 0x3000

??? {

??????? stackheap.o (heap)????????? ;heap = 0x15000 to 0x18000

??? }

}

鏈接程序生成了指向每個執(zhí)行區(qū)基址和限制的符號，可將其引入目標(biāo)代碼，供__user_initial_stackheap()函數(shù)使用：

Image$$STACK$$ZI$$Limit???? = 0x4000

Image$$STACK$$ZI$$Base????? = 0x1000

Image$$HEAP$$ZI$$Base?????? = 0x15000

Image$$HEAP$$ZI$$Limit????? = 0x18000

下面的例子通過使用DCD偽操作賦予這些鏈接符號更有意義的名稱，可使該代碼可讀性更高。

?????? ??IMPORT?????????? ||Image$$STACKS$$ZI$$Base||

????? ???IMPORT?????????? ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit||

?????? ??IMPORT?????????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Base||

?????? ??IMPORT?????????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit||

??? stack_base? DCD?????? ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit||??????? ; = 0x4000

??? stack_limit DCD?????? ||Image$$STACKS$$ZI$$Base||???????? ; = 0x1000

??? heap_base?? DCD??????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Base||?????????? ; = 0x15000

??? heap_limit? DCD?????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit||????????? ; = 0x18000

這樣如果需要改變系統(tǒng)堆棧的設(shè)置，可以通過編輯Scatter文件中的執(zhí)行域很容易地改變，而不需要重新編譯源文件。

3．使用Scatter文件的EMPTY屬性

該方法使用了Scatter文件執(zhí)行域的EMPTY屬性。該屬性使得定義的區(qū)域不包括目標(biāo)代碼或數(shù)據(jù)。這是定義堆和棧的一個方便方法。區(qū)域的長度在EMPTY屬性后指定。對于存儲器中向上增長的堆，其區(qū)域的長度為正。對于棧，其長度被標(biāo)為負(fù)數(shù)，說明其在存儲器中是向下增長的。

下面的例子顯示了如何在Scatter文件中使用EMPTY屬性定義堆棧。

ROM_LOAD 0x24000000 0x04000000

{

??? ...

??? HEAP 0x30000 EMPTY 0x3000

??? {

??? }

??? STACKS 0x40000 EMPTY -0x3000

??? {

??? }

??? ...

}

該方法的優(yōu)點是堆和棧的大小和位置是在一個地方定義的，即在Scatter文件中，而不必為堆棧創(chuàng)建stackheap.s源文件。

鏈接時，鏈接程序生成代表這些EMPTY區(qū)的符號。

Image$$HEAP$$ZI$$Base???????? = 0x30000

Image$$HEAP$$ZI$$Limit??????? = 0x33000

Image$$STACKS$$ZI$$Base??????? = 0x3D000

Image$$STACKS$$ZI$$Limit?????? = 0x40000

應(yīng)用程序代碼可處理這些符號，如下例所示。

?????????????? IMPORT??????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Base||

?????????????? IMPORT??????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit||

heap_base?????? DCD????????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Base||

heap_limit????? DCD????????? ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit||

?????????????? IMPORT??????? ||Image$$STACKS$$ZI$$Base||

?????????????? IMPORT??????? ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit||

stack_base????? DCD????????? ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit||

stack_limit????? DCD