COFF文件分析提取器的實現(xiàn)及其應用

摘 要：在基于TI DSP的嵌入式應用系統(tǒng)中，升級文件提取方法的效率和易用性對于DSP升級來說特別重要，傳統(tǒng)的提取方法耗時且容易出錯，為此迫切需要一種快速且可靠的方法。由于DSP編譯器最終輸出的可執(zhí)行代碼是一種COFF格式的文件，具有結(jié)構(gòu)化、分層次的特點，可以剔除其中與最終下載代碼無關(guān)的大量冗余信息。為此提出一種基于可執(zhí)行文件本身結(jié)構(gòu)特點的方法，只提取出與下載相關(guān)的數(shù)據(jù)。實踐證明這種方法高效、可靠、靈活易用。此提取器摒棄傳統(tǒng)方法的缺陷，為DSP在研發(fā)生產(chǎn)中的快速自動升級提供了可靠保證。
關(guān)鍵詞：COFF；段；DSP；冗余信息

在基于DSP的嵌入式系統(tǒng)中，軟件更新通常需要借助仿真器將最新的可執(zhí)行程序下載到目標板上，然后提取出可執(zhí)行二進制程序并寫入非易失存儲器中?；蛘唠x線進行二進制文件的提取，然后再由DSP自己或主機芯片完成文件的燒結(jié)。在此，有必要簡單介紹一下TI DSP可執(zhí)行程序(目標文件)的結(jié)構(gòu)。TI代碼產(chǎn)生工具CCS在經(jīng)過編譯、鏈接之后，產(chǎn)生的目標文件是一種模塊化的文件格式――COFF格式。程序中的代碼和數(shù)據(jù)在COFF文件中是以段的形式組織。在此基礎(chǔ)上，再來討論上面兩種方法的弊端。前者只要程序有變化，就會造成新生成目標文件各段的大小和運行地址的變化，其系統(tǒng)引導程序也需要作相應的改動。如果需要對大量的DSP系統(tǒng)進行軟件更新或經(jīng)常需要軟件更新的情況下，這種方法的效率非常低下，缺乏靈活性。后者的通常做法是先用工具軟件hex6x先將編譯器生成的目標文件轉(zhuǎn)換成多個TI格式的．hex文件，再逐一分析．hex文件，手工去掉其中的一些標志信息，并根據(jù)需要對文件進行必要的分割合并，最后調(diào)用TI提供的工具軟件hexbin將各個．hex文件轉(zhuǎn)換成二進制文件，生成文件的數(shù)目隨應用而變化。這種方法因為涉及到手工操作費時費力不說且很容易出錯。同樣也存在著靈活性差的弊端，遇到有大量增減以及配置文件有修改的時候就會導致生成文件數(shù)目的增減，需要修改DSP或主機boot程序以適應這種改變。通過對目標文件結(jié)構(gòu)的分析，可以直接提取可供下載的二進制文件。

l 目標文件結(jié)構(gòu)分析
DSP的源程序――C代碼或匯編代碼在編譯后生成的COFF文件包含多個段，默認的情況下，COFF文件包含3個段：．text：通常包含可執(zhí)行代碼；．data：通常包含已初始化的數(shù)據(jù)；．bss：通常為未初始化的數(shù)據(jù)保留空間。
當然匯編器和鏈接器允許自己建立和鏈接自定義的塊，這些塊與以上的3個段類似。所有的段分為兩大類：已初始化段和未初始化段。這兩類段的最大區(qū)別就在于是否出現(xiàn)在加載文件中。
下面來分析COFF文件的結(jié)構(gòu)，COFF文件從上到下中依次是文件頭、可選的文件頭、段頭信息表、段頭信息表對應的段數(shù)據(jù)、重定位信息、行號入口表、符號表、字符串表，如圖1所示。其中第3～6項包含多個數(shù)據(jù)區(qū)，前4項與加載文件密切相關(guān)。

由于前4項與加載文件相關(guān)，下面對這4項逐一分析一下：
(1)文件頭：顧名思義，就是COFF文件的頭，用來保存COFF文件的基本信息，如段數(shù)目、時間戳、符號表位置等。從文件的0偏移處開始，用C的結(jié)構(gòu)描述如下：