新聞中心

EEPW首頁 > 嵌入式系統(tǒng) > 設計應用 > 嵌入式軟件開發(fā)之:編譯器的缺省行為

嵌入式軟件開發(fā)之:編譯器的缺省行為

作者: 時間:2014-10-18 來源:網(wǎng)絡 收藏

  13.2

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/264072.htm

  多數(shù)應用程序最初都是在原型環(huán)境下開發(fā)的。無論什么樣的原型仿真環(huán)境與最終產(chǎn)品環(huán)境都是有差異的。因此,考慮如何將應用程序從其所依賴的開發(fā)工具或調(diào)試環(huán)境中移植到在目標硬件上獨立運行是非常重要的。

  開始編寫應用程序時,開發(fā)者可能并不清楚目標硬件的具體規(guī)格。如,目標系統(tǒng)使用了什么樣的外圍設備、存儲器映射情況甚至不能確定處理器的型號。

  為在了解這些詳細信息前能夠繼續(xù)軟件的開發(fā),RVCT工具提供了很多默認的操作,使用戶能編譯和調(diào)試與目標系統(tǒng)無關的應用程序代碼。下面詳細介紹這些編譯選項,只有深入了解這些編譯選項設置,才能使開發(fā)更順利的進行。

  13.2.1 Semihosting

  1.Semihosting簡介

  在RVCT C庫中,對某些ISO C功能的支持由主機調(diào)試環(huán)境提供。提供該功能的機制被稱為Semihostin[1]。大多數(shù)的ARM調(diào)試系統(tǒng)都支持Semihosting機制,如ReslView Debugger AXD等。

  調(diào)試系統(tǒng)提供這種機制是非常有用的,因為用于開發(fā)使用的硬件系統(tǒng)經(jīng)常沒有最終系統(tǒng)的所有輸入和輸出設備。在這種情況下,Semihosting可讓主機代替目標系統(tǒng)提供這些設備的功能。舉例來說,此機制可以用于啟用C庫中的函數(shù)(例如,printf()和scanf())使用主機的屏幕和鍵盤,而不使用目標系統(tǒng)的屏幕和鍵盤。

  半主機由一組已定義的SWI操作來實現(xiàn)。應用程序調(diào)用相應的SWI,然后由調(diào)試代理程序(Debug Agent)處理SWI異常。調(diào)試代理程序完成系統(tǒng)與主機之間的通信。

  圖13.1顯示了Semihosting機制的處理過程。

  

 

  圖13.1 Semihosting機制的處理過程

  在很多情況下,Semihosting SWI由庫函數(shù)內(nèi)的代碼調(diào)用。應用程序也可以直接調(diào)用。支持ARM C庫中Semihosting的詳細信息,請參閱ARM相關文檔。

  2.Semihosting軟件接口

  ARM和Thumb SWI指令包含一個軟中斷號,該中斷號可以被應用程序使用。此編號可以由系統(tǒng)中的SWI處理程序進行解碼。有關SWI處理程序的詳細信息,請參閱本書中ARM異常處理一節(jié)。

  Semihosting使用固定的中斷號調(diào)用相應的處理程序。用于Semihosting的SWI是:

  · 0x123456(在ARM狀態(tài)下);

  · 0xAB(在Thumb狀態(tài)下)。

  注意用戶在編寫自己的中斷處理程序時,避免使用Semihosting已經(jīng)使用的中斷向量號。

  調(diào)試代理通過SWI的中斷向量號識別該軟中斷是目標系統(tǒng)提出的Semihosting請求。具體是何種Semihosting請求(鍵盤輸入請求或屏幕顯示請求),通過向寄存器r0傳遞不同的參數(shù)進行區(qū)分。所有其他參數(shù)通過一個數(shù)據(jù)塊進行傳遞。該數(shù)據(jù)塊的地址通過寄存器r1傳遞給中斷處理程序。軟中斷的處理結(jié)果放在r0中返回,也可以通過顯式的返回值或傳遞數(shù)據(jù)塊的指針帶回程序的處理結(jié)果。即使未返回結(jié)果,也假定r0是被使用的。

  用r0傳遞的可用Semihosting操作編號分配如下:

  · 0x00-0x31 這些編號由ARM公司使用;

  · 0x32-0xFF 這些編號由ARM公司保留,以備將來使用;

  · 0x100-0x1FF 這些編號保留給用戶應用程序。

  注意:雖然這些編號ARM公司不使用,用戶可以使用這些編號編寫自己的SWI操作,但建議使用其他 SWI 編號,而不要使用Semihosting SWI 編號和這些Semihosting的預留操作類型編號。

  · 0x200-0xFFFFFFFF這些編號未定義。當前未使用并且不推薦使用這些編號。

  在以下部分中,操作名稱之后的括號中的編號是調(diào)用Semihosting操作時放入r0的值。例如,SYS_OPEN(0x01)。

  如果從匯編語言代碼中調(diào)用SWI,最好使用semihost.h中定義的操作名稱??梢杂?EQU 偽操作定義操作名稱。例如:

  SYS_OPEN EQU 0x01

  SYS_CLOSE EQU 0x02

  3.Semihosting需求函數(shù)

  Semihosting需要的函數(shù)列表如表13.1所示。如果使用默認的Semihosting功能,用戶不需要編寫任何其他代碼。也可以重新實現(xiàn)部分的輸入/輸出函數(shù),使這些函數(shù)和標準Semihosting混合使用。

  表13.1 Semihosting函數(shù)列表

  續(xù)表

  13.2.2 C 庫結(jié)構

  從概念上來講,C庫函數(shù)可被化分成兩類,一類為ISO C語言的規(guī)范部分,該部分的主要功能是向用戶提供一個調(diào)用接口;另一類為ISO C語言規(guī)范提供支持。圖13.2顯示了這兩類函數(shù)在C庫中的結(jié)構。

  

 

  圖13.2 C庫的函數(shù)結(jié)構

  對部分ISO C功能的支持是由主機調(diào)試環(huán)境在支持函數(shù)的設備驅(qū)動程序級別提供的。

  例如,RVCT C庫通過寫入調(diào)試器控制臺窗口來實現(xiàn)ISO C printf()系列函數(shù)。通過調(diào)用__sys_write()來提供該功能。這是一個執(zhí)行半主機SWI的支持函數(shù),使字符串被寫入到控制臺。

  13.2.3 默認存儲器映射

  對于沒有描述存儲器映射的映像(Image),RVCT根據(jù)默認存儲器映射放置代碼和數(shù)據(jù)。默認的存儲器映射如圖13.3所示。

  

 

  圖13.3 默認存儲器映射

  結(jié)合圖13.3,可以看出默認的存儲器映射使用以下規(guī)則:

  · 鏈接映像,在地址0x8000加載并運行。首先放置所有的RO(只讀)段,其次是RW(讀寫)段,然后是ZI(零初始化)段。

  · 堆(Heap)直接從ZI段的頂端地址算起,因此,其準確位置在鏈接時決定。

  · 棧(Stack)的起始地址在應用程序啟動過程時由Semihosting操作提供。具體Semihosting操作設置的值由調(diào)試系統(tǒng)的不同而不同。

 ?、?RealView ARMulator ISS(RVISS)設置為配置文件peripherals.ami中設定的值。默認值是0x08000000。

 ?、?Multi-ICE將該地址設置為調(diào)試器內(nèi)部變量top_of_memory的值。默認值是0x00080000。

  13.2.4 鏈接程序放置規(guī)則

  鏈接程序遵守一組規(guī)則,以決定代碼和數(shù)據(jù)位于存儲器中的什么位置,如圖13.4所示。

  鏈接程序放置遵循以下規(guī)則:

  ① 映像首先按屬性組織:RO段在最低的存儲器地址,其次是RW段,然后是ZI段。每一種屬性中,代碼在數(shù)據(jù)之前。

 ?、?鏈接程序按名稱的字母順序放置輸入段(Section)。輸入段名稱即匯編程序AREA偽操作定義的名稱。

  

 

  圖13.4 鏈接程序放置規(guī)則

  ③ 在輸入段中,獨立對象的代碼和數(shù)據(jù),按照對象文件在鏈接程序命令行中被指定的順序放置。

  要精確放置代碼和數(shù)據(jù),ARM公司建議不要過分依靠這些規(guī)則。相反,必須使用分散加載機制來完全控制代碼和數(shù)據(jù)的放置。請參閱下一章的調(diào)整映像存儲器映射以適應目標系統(tǒng)硬件存儲器的實際要求。

  13.2.5 應用程序啟動

  多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中,執(zhí)行主任務前,執(zhí)行初始化序列來設置系統(tǒng)。默認的RVCT初始化序列如圖13.5所示。

  

 

  圖13.5 默認RVCT初始化序列

  在進入用戶代碼(main())前,初始化序列可分成三個功能塊:__main直接跳轉(zhuǎn)到__scatterload;__scatterload負責建立運行時的映像存儲器映射,而__rt_entry(運行時的入口)則負責初始化C庫。

  __scatterload執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)復制以及ZI數(shù)據(jù)的清零。對于ZI數(shù)據(jù)的清零和未改變的RW數(shù)據(jù)來說,這一步總是要做的。

  __scatterload跳轉(zhuǎn)到__rt_entry。它設置應用程序的棧和堆,初始化庫函數(shù)及其靜態(tài)數(shù)據(jù),并調(diào)用任何全局聲明的對象的構造函數(shù)(僅C++)。

  然后__rt_entry跳轉(zhuǎn)到應用程序入口main()。主應用程序結(jié)束執(zhí)行時,__rt_entry將庫關閉,然后把控制權交還給調(diào)試器。

  RVCT中,函數(shù)main()有一個特殊含意。main()函數(shù)的存在強制鏈接程序鏈接到__main和__rt_entry中的初始化代碼。沒有main()函數(shù),就不會鏈接到初始化進程,那么一些標準C庫功能就不會得到支持。

  [1] 在一些ARM的中文參考文獻中,將Semihosting譯為半主機。

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

c語言相關文章:c語言教程


c++相關文章:c++教程


存儲器相關文章:存儲器原理




評論


相關推薦

技術專區(qū)

關閉