嵌入式軟件開發(fā)之： 進一步存儲器映射考慮事項
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13.6 進一步存儲器映射考慮事項
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/264075.htm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
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