ARM中的RO、RW和ZI DATA說明

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Image$$??$$Limit 的含義

對(duì)于剛學(xué)習(xí)ARM的人來說，如果分析它的啟動(dòng)代碼，往往不明白下面幾個(gè)變量的含義：|Image$$RO$$Limit|、|Image$$RW$$Base|、|Image$$ZI$$Base|。

首 先申明我使用的調(diào)試軟件為ADS1.2，當(dāng)我們把程序編寫好以后，就要進(jìn)行編譯和鏈接了，在ADS1.2中選擇MAKE按鈕，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)Errors and Warnings 的對(duì)話框，在該欄中顯示編譯和鏈接的結(jié)果，如果沒有錯(cuò)誤，在文件的最后應(yīng)該能看到Image component sizes，后面緊跟的依次是Code，RO Data ，RW Data ，ZI Data ，Debug 各個(gè)項(xiàng)目的字節(jié)數(shù)，最后會(huì)有他們的一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：

Code 163632 ，RO Data 20939 ，RW Data 53 ，ZI Data 17028
Tatal RO size (Code+ RO Data)184571 (180.25kB)
Tatal RW size(RW Data+ ZI Data)17081(16.68 kB)
Tatal ROM size(Code+ RO Data+ RW Data)184624(180.30 kB)

后面的字節(jié)數(shù)是根據(jù)用戶不同的程序而來的，下面就以上面的數(shù)據(jù)為例來介紹那幾個(gè)變量的計(jì)算。

在 ADS的Debug Settings中有一欄是Linker/ARM Linker，在output選項(xiàng)中有一個(gè)RO base選項(xiàng)，下面應(yīng)該有一個(gè)地址，我這里是0x0c100000，后面的RW base 地址是0x0c200000，然后在Options選項(xiàng)中有Image entry point ，是一個(gè)初始程序的入口地址，我這里是0x0c100000 。

有了上面這些信息我們就可以完全知道這幾個(gè)變量是怎么來的了：
|Image$$RO$$Base| = Image entry point = 0x0c100000 ;表示程序代碼存放的起始地址

|Image$$RO$$Limit|=程序代碼起始地址+代碼長(zhǎng)度+1=0x0c100000+Tatal RO size+1
= 0x0c100000 + 184571 + 1 = 0x0c100000 +0x2D0FB + 1
= 0x0c12d0fc

|Image$$RW$$Base| = 0x0c200000 ;由RW base 地址指定

|Image$$RW$$Limit| =|Image$$RW$$Base|+ RW Data 53 = 0x0c200000+0x37（4的倍數(shù),0到55，共56個(gè)單元）=0x0c200037

|Image$$ZI$$Base| = |Image$$RW$$Limit| + 1 =0x0c200038

|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$ZI$$Base| + ZI Data 17028
=0x0c200038 + 0x4284
=0x0c2042bc

也可以由此計(jì)算：
|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$RW$$Base| +TatalRWsize(RWData+ZIData) 17081
=0x0c200000+0x42b9+3（要滿足4的倍數(shù)）
=0x0c2042bc

加點(diǎn)自己的補(bǔ)充：

RO 是code +RO Data ，RO data應(yīng)該是const聲明的常量

下載到固件中的代碼包括RO和RW，ZI主要被malloc 函數(shù)用到，還有這些概念和堆棧的聯(lián)系，malloc聲明的變量在heap（堆）中，stack（棧）是用來存放臨時(shí)變量的。

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一般而言，一個(gè)程序包括只讀的代碼段和可讀寫的數(shù)據(jù)段。在ARM的集成開發(fā)環(huán)境中，只讀的代碼段和常量被稱作RO段(ReadOnly)；可讀寫的全局變量和靜態(tài)變量被稱作RW段(ReadWrite)；RW段中要被初始化為零的變量被稱為ZI段(ZeroInit)。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)而言，程序映象都是存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器等一些非易失性器件中的，而在運(yùn)行時(shí)，程序中的RW段必須重新裝載到可讀寫的RAM中。這就涉及到程序的加載時(shí)域和運(yùn)行時(shí)域。簡(jiǎn)單來說，程序的加載時(shí)域就是指程序燒入Flash中的狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)域是指程序執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的情況，可以在ADS集成開發(fā)環(huán)境的ARM LINKER選項(xiàng)中指定RO BASE和RW BASE，告知連接器RO和RW的連接基地址。對(duì)于復(fù)雜情況，如RO段被分成幾部分并映射到存儲(chǔ)空間的多個(gè)地方時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)稱為“分布裝載描述文件”的文本文件，通知連接器把程序的某一部分連接在存儲(chǔ)器的某個(gè)地址空間。需要指出的是，分布裝載描述文件中的定義要按照系統(tǒng)重定向后的存儲(chǔ)器分布情況進(jìn)行。在引導(dǎo)程序完成初始化的任務(wù)后，應(yīng)該把主程序轉(zhuǎn)移到RAM中去運(yùn)行，以加快系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

什么是arm的映像文件，arm映像文件其實(shí)就是可執(zhí)行文件，包括bin或hex兩種格式，可以直接燒到rom里執(zhí)行。在axd調(diào)試過程中，我們調(diào)試的是axf文件，其實(shí)這也是一種映像文件，它只是在bin文件中加了一個(gè)文件頭和一些調(diào)試信息。映像文件一般由域組成，域最多由三個(gè)輸出段組成(RO,RW,ZI)組成，輸出段又由輸入段組成。所謂域，指的就是整個(gè)bin映像文件所處在的區(qū)域，它又分為加載域和運(yùn)行域。加載域就是映像文件被靜態(tài)存放的工作區(qū)域，一般來說flash里的 整個(gè)bin文件所在的地址空間就是加載域，當(dāng)然在程序一般都不會(huì)放在 flash里執(zhí)行，一般都會(huì)搬到sdram里運(yùn)行工作，它們?cè)诒话岬絪dram里工作所處的地址空間就是運(yùn)行域。

我們輸入的代碼，一般有代碼部分和數(shù)據(jù)部分，這就是所謂的輸入段，經(jīng)過編譯后就變成了bin文件中ro段和rw段，還有所謂的zi段，這就是輸出段。對(duì)于加載域中的輸出段，一般來說ro段后面緊跟著rw段，rw段后面緊跟著zi段。在運(yùn)行域中這些輸出段并不連續(xù)，但rw和zi一定是連著的。zi段和rw段中的數(shù)據(jù)其實(shí)可以是rw屬性。

| Image$$RO$$Base| |Image$$RO$$Limit| |Image$$RW$$Base| |Image$$ZI$$Base| |Image$$ZI$$Limit|這幾個(gè)變量是編譯器通知的，我們?cè)?makefile文件中可以看到它們的值。它們指示了在運(yùn)行域中各個(gè)輸出段所處的地址空間。| Image$$RO$$Base| 就是ro段在運(yùn)行域中的起始地址，|Image$$RO$$Limit| 是ro段在運(yùn)行域中的截止地址。其它依次類推。我們可以在linker的output中指定，在 simple模式中，ro base對(duì)應(yīng)的就是| Image$$RO$$Base|，rw base 對(duì)應(yīng)的是|Image$$RW$$Base|，由于rw和zi相連，|Image$$ZI$$Base| 就等于|Image$$ZI$$limit| .其它的值都是編譯器自動(dòng)計(jì)算出來的。

下面是2410啟動(dòng)代碼的搬運(yùn)部分，我給出注釋
BaseOfROM DCD |Image$$RO$$Base|
TopOfROM DCD |Image$$RO$$Limit|
BaseOfBSS DCD |Image$$RW$$Base|
BaseOfZero DCD |Image$$ZI$$Base|
EndOfBSS DCD |Image$$ZI$$Limit|
adr r0, ResetEntry;ResetEntry是復(fù)位運(yùn)行時(shí)域的起始地址，在bootnand中一般是0
ldr r2, BaseOfROM;
cmp r0, r2
ldreq r0, TopOfROM;TopOfROM=0x30001de0，代碼段地址的結(jié)束
beq InitRam
ldr r3, TopOfROM
；part 1，通過比較，將ro搬到sdram里，搬到的目的地址從 | Image$$RO$$Base| 開始，到|Image$$RO$$Limit|結(jié)束

0
ldmia r0!, {r4-r7}
stmia r2!, {r4-r7}
cmp r2, r3
bcc ?;

；part 2，搬rw段到sdram，目的地址從|Image$$RW$$Base| 開始，到|Image$$ZI$$Base|結(jié)束
sub r2, r2, r3;r2=0
sub r0, r0, r2
InitRam ;carry rw to baseofBSS
ldr r2, BaseOfBSS ;TopOfROM=0x30001de0,baseofrw
ldr r3, BaseOfZero ;BaseOfZero=0x30001de0
0
cmp r2, r3
ldrcc r1, [r0], #4
strcc r1, [r2], #4
bcc ?
；part 3，將sdram zi初始化為0，地址從|Image$$ZI$$Base|到|Image$$ZI$$Limit|
mov r0, #0;init 0
ldr r3, EndOfBSS;EndOfBSS=30001e40
1
cmp r2, r3
strcc r0, [r2], #4
bcc ?

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一 概述

Scatter file (分散加載描述文件)用于armlink的輸入?yún)?shù)，他指定映像文件內(nèi)部各區(qū)域的download與運(yùn)行時(shí)位置。Armlink將會(huì)根據(jù)scatter file生成一些區(qū)域相關(guān)的符號(hào)，他們是全局的供用戶建立運(yùn)行時(shí)環(huán)境時(shí)使用。（注意：當(dāng)使用了scatter file 時(shí)將不會(huì)生成以下符號(hào) Image$$RW$$Base, Image$$RW$$Limit, Image$$RO$$Base, Image$$RO$$Limit, Image$$ZI$$Base, and Image$$ZI$$Limit）

二 什么時(shí)候使用scatter file

當(dāng)然首要的條件是你在利用ADS進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，下面我們看看更具體的一些情況。
1存在復(fù)雜的地址映射：例如代碼和數(shù)據(jù)需要分開放在在多個(gè)區(qū)域。
2存在多種存儲(chǔ)器類型：例如包含 Flash,ROM,SDRAM,快速SRAM。我們根據(jù)代碼與數(shù)據(jù)的特性把他們放在不同的存儲(chǔ)器中，比如中斷處理部分放在快速SRAM內(nèi)部來提高響應(yīng)速度，而把不常用到的代碼放到速度比較慢的Flash內(nèi)。
3函數(shù)的地址固定定位：可以利用Scatter file實(shí)現(xiàn)把某個(gè)函數(shù)放在固定地址，而不管其應(yīng)用程序是否已經(jīng)改變或重新編譯。
4利用符號(hào)確定堆與堆棧：
5內(nèi)存映射的IO：采用scatter file可以實(shí)現(xiàn)把某個(gè)數(shù)據(jù)段放在精確的地指處。
因此對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來說scatter file是必不可少的，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)采用了ROM，RAM，和內(nèi)存映射的IO。

三 scatter file 實(shí)例

。。。。。。。。。。。。。（省略）