MDK链接脚本解析

序言

我的上一篇文章程序是在FLASH中运行中介绍了单片机中的一种奇特现象：程序不需要加载到SRAM中，而是可以直接在FLASH中运行。在我们知道了这件事情之后，我们趁热打铁，继续探讨程序在FLASH中的静态布局与运行时动态布局。链接脚本文件对这两种布局有着重要影响。我们下面的主要探究对象就是这个链接脚本文件。

一些基本概念的建立

• 段属性：代码是分段存储的，典型的分段规则是：代码段，数据段，堆栈段，BSS段
• RO：READONLY，一种段属性，表示段里面的内容只读
• RW：READWRITE，一种段属性，表示段里面的内容可读可写
• ZI：ZEROINIT，一种段属性，表示段里面的数据都被初始化为0

链接脚本的作用

了解了上面的基本概念之后，我们知道，代码汇编完成之后会生成一系列段，链接脚本的作用主要是规定如何把输入文件内的section放入输出文件内，并控制输入文件内各部分在程序地址空间内的布局，这些事情都完成后，我们就得到了镜像文件(image)，也就是最终要交给flashloader(bootloader)的文件，flashloader会将文件放到单片机对应的存储空间中。

如果我们将image文件烧录到ROM中，那么其必须包含有将RW段移动到RAM中以及将ZI段所在的地址清零的功能。这是保证烧录程序能运行起来的基本要求，这些功能也是由链接脚本提供。

具体链接脚本分析

在分析链接脚本之前，我们先来看一个汇编文件，分析一下里面有哪些东西（需要手边准备一些ARM汇编指令速查手册）。

;EQU指令的作用就是把0x00000400这个值定义一个标签Stack_Size，类似于C语言中的宏定义#define
Stack_Size      EQU     0x00000400 
	
;AREA指令指示汇编器汇编新的代码节或数据节。节是不可分的已命名独立代码或数据块，由链接器处理。
                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
					
;SPACE 指令保留一个用零填充的内存块。
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
__initial_sp
                                                  
; <h> Heap Configuration
;   <o>  Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>

Heap_Size       EQU     0x00000200

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
__heap_limit

;PRESERVE8 指令指定当前文件保持堆栈八字节对齐
                PRESERVE8
					
;THUMB 指令使用 UAL 语法，指示汇编器将后续指令解释为 Thumb 指令。
                THUMB

                AREA    |.text|, CODE, READONLY
                
; Reset handler
Reset_Handler   PROC
                EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
                IMPORT  __main
                IMPORT  SystemInit
                LDR     R0, =SystemInit
                BLX     R0               
                LDR     R0, =__main
                BX      R0
                ENDP

找到上面代码中所有AREA行，AREA在ARM中是段标识指令（具体的用法可以去查看指令手册），我们可以看到段被分成了几种：DATA段（一般READWRITE就是DATA），CODE段。这些段的属性也都有标识出来。这些属性是我们链接脚本链接的依据。

下面是一个链接脚本，很短

; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************


LR_IROM1 0x00000000 0x00040000 {                 ; 定义一个加载时域，域基址：0x00000000，域大
                                                 ; 小为 0x00040000，对应实际 Flash 的大小
     ER_IROM1 0x00000000 0x00040000 {            ; 定义一个运行时域，第一个运行时域必须和加载
                                                 ; 时域起始地址相同，否则库不能加载到该时域的
                                                 ; 错误，其域大小一般也和加载时域大小相同
     *.o (RESET, +First)                         ; 将 RESET 段最先加载到本域的起始地址外，即
                                                 ; RESET 的起始地址为 0，RESET 存储的是向量表
     .ANY (+RO)                                  ; 加载所有匹配目标文件的只读属性数据，包含：
                                                 ; Code、RW-Code、RO-Data。
 }
     RW_IRAM1 0x10000000 0x00008000 {            ; 定义一个运行时域，域基址：0x10000000，域大
                                                 ; 小为 0x00008000，对应实际 RAM 大小
     * (+RW +ZI)                                 ; 加载所有区配目标文件的 RW-Data、ZI-Data
                                                 ; 这里也可以用.ANY 替代*号
 }
}

上面的注释里面有两个词：加载时域、运行时域，注意断句要断好，加载时域就是代码被烧录后在存储空间中的状态（至于为什么叫做加载时域，因为在嵌入式中程序是要被加载到内存的，只是在单片机这里有点特殊，加载域就是存储域），运行时域就是程序运行时代码在存储空间中的状态。
理解了上面两个域之后，我们再来看这个链接脚本，它定义了一个大的加载时域，也就是程序在运行前会被加载到什么地方（在单片机中，它就在原地不动），加载时域下面有两个运行时域，也就是在运行的时候这两个域中的代码会被送到的地方。
到这里就差不多了，可以仔细看看代码，如果我有理解错误的地方，请在评论区留言，非常感谢。