S3C2440啟動(dòng)代碼中應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境的初始化

我們編寫(xiě)的源文件（.c 或.s）經(jīng)過(guò)ARM 編譯器的編譯生成ELF 格式的目標(biāo)文件（后綴名為.o），目標(biāo)文件經(jīng)過(guò)ARM 連接器連接以后生成ELF 格式的映像文件(后綴名為.axf)，此時(shí)的映像文件還包含一些調(diào)試信息，我們還需要通過(guò)fromelf 工具將其轉(zhuǎn)換成適合在ROM 或RAM 中運(yùn)行的二進(jìn)制代碼（后綴名為.bin），這時(shí)生成的二進(jìn)制映像文件就可以被燒寫(xiě)入目標(biāo)板的ROM 或FLASH 中，當(dāng)目標(biāo)板上電后可以通過(guò)各種方式在ROM 或RAM 中運(yùn)行。

一個(gè)可執(zhí)行程序的映像文件由一個(gè)或多個(gè)域組成，域分為兩種：一種是映像文件在存儲(chǔ)器中存放的地址，稱為加載域；另一種是映像文件運(yùn)行時(shí)的地址，稱為運(yùn)行域。每個(gè)域由一個(gè)或3 個(gè)輸出段組成，每個(gè)輸出段則由一個(gè)或多個(gè)輸入段組成。輸入段包含程序代碼、已經(jīng)初始化的數(shù)據(jù)、未經(jīng)初始化的存儲(chǔ)區(qū)、被初始化為0 的存儲(chǔ)區(qū)，輸入段據(jù)此可分為三種屬性：RO（只讀，包括代碼和常量）、RW（可讀可寫(xiě)，包括已經(jīng)初始化的全局變量和靜態(tài)變量）、ZI（未初始化的變量，需初始化為0）， 連接器根據(jù)屬性將輸入段分組，組成不同的輸出段。一個(gè)輸出段是有具有相同屬性的輸入段組成的，輸出段的屬性與其中輸入段的屬性相同，因而輸出段也分為三種。域由不同屬性的輸出段組成，輸出段在域中的排列順序?yàn)镽O 輸出段排在最前，然后是RW 輸出段，RW 輸出段和RO 輸出段可以不連續(xù)，最后是ZI 輸出段，ZI 輸出段是緊接著RW 輸出段的（加載域只包含RO、RW 輸出段，原因見(jiàn)后述）。

可執(zhí)行鏡像一開(kāi)始一般是存儲(chǔ)在系統(tǒng)的ROM 或FLASH 中，RO 段是只讀的，在運(yùn)行的時(shí)候我們不能改變它，所以RO 段在運(yùn)行的時(shí)候可以駐留在ROM 或FLASH 中，也可以拷貝到運(yùn)行速度更快的RAM 中；RW 段在運(yùn)行的時(shí)候，我們需要對(duì)其讀寫(xiě)，在運(yùn)行前這一段必須被拷貝至RAM 中；ZI 段為未初始化的全局變量段，只需要在程序運(yùn)行之前建立ZI 并將其所在區(qū)域全部清零即可，因此鏡像裝載域不必包含ZI 輸出段，但在運(yùn)行域需要包含ZI，并且ZI 必須處于RAM。

通過(guò)以上說(shuō)明，我們知道如果某個(gè)鏡像只有RO 段的話，程序可以不必拷貝至RAM，但是如果程序包含RW 段的話，RW 段是必需要拷貝至RAM 中的，如果有必要的話還需在RAM 中創(chuàng)建ZI 段，并將其清零。為保證程序的正確執(zhí)行，而進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)拷貝和清零，就是應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境的初始化。

當(dāng)S3C2440 開(kāi)發(fā)板采用的是Nand Flash 啟動(dòng)，鏡像一開(kāi)始是存儲(chǔ)在Nand Flash 中，而Nand Flash只能作為存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)之用，無(wú)法在其中運(yùn)行程序，所以S3C2440 開(kāi)發(fā)板啟動(dòng)代碼中應(yīng)用環(huán)境初始化這一步和上述步驟稍有不同。S3C2440 鏡像文件加載和運(yùn)行時(shí)的地址映射關(guān)系如下圖所示：

S3C2440 沒(méi)有上電之前映像文件存儲(chǔ)在Nand Flash 中，Nand Flash 有專門(mén)的控制器控制，不占用存儲(chǔ)器BANK。當(dāng)開(kāi)發(fā)板上電時(shí)，Nand Flash 的前4K 被復(fù)制到S3C2440 芯片內(nèi)部的一塊容量為4K 的SRAM（被稱為“Steppingstone”），然后這塊SRAM 被映射到地址0x00000000 處，程序從此處開(kāi)始運(yùn)行。因?yàn)镹and Flash 中不能運(yùn)行程序，所以在這4K 的代碼中必須包含一段代碼將Nand Flash 中的程序拷貝至S3C2440 的SDRAM 中（0x30000000 開(kāi)始）。應(yīng)用環(huán)境初始化應(yīng)該包含這段代碼。

Nand Flash 中的映像文件被拷貝至從0x30000000 開(kāi)始的SDRAM，這時(shí)候映像文件還沒(méi)有真正被執(zhí)行，此時(shí)是加載狀態(tài)，加載域如上圖所示，包括所有RO 屬性的輸出段和RW 屬性的輸出段，ZI 屬性的輸出段此時(shí)還不存在。在映像文件運(yùn)行時(shí)，會(huì)生成3 個(gè)運(yùn)行域，如上圖所示，RO 和RW 屬性的運(yùn)行域的起始地址和加載時(shí)是相同的，所以在應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境初始化中不需要對(duì)其進(jìn)行拷貝，ZI 運(yùn)行域則需要在映像開(kāi)始被執(zhí)行前建立并被初始化為0，所以應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境初始化中也要包含這類代碼。（注意：RO 和RW 屬性的運(yùn)行域的起始地址和加載時(shí)是相同的，即拷貝到SDRAM后就不用再移動(dòng)了。ADS中設(shè)置的RO Base和RW Base決定了程序的鏈接地址）

當(dāng)S3C2440采用Nor Flash啟動(dòng)時(shí)，代碼可以在上面直接運(yùn)行。但為了運(yùn)行的效率，還是把程序拷貝到SDRRAM中運(yùn)行。加載時(shí)地址關(guān)系和運(yùn)行時(shí)地址關(guān)系和Nand Flash的基本相似。Nand Flash啟動(dòng)時(shí)，會(huì)將RO段和RW段同時(shí)拷貝到SDRAM中，然后再建立ZI段。從Nor Flash啟動(dòng)時(shí)是先拷貝RO段，然后再拷貝RW段，最后建立ZI段。