(GCC)STM32CubeMX生成的ld链接脚本详解

本文所使用工程由STM32CubeMX生成，使用芯片：STM32F103ZET6，基本只开了时钟。
ld连接脚本内容如下：

/*
*****************************************************************************
**

**  File        : LinkerScript.ld
**
**  Abstract    : Linker script for STM32F103ZETx Device with
**                512KByte FLASH, 64KByte RAM
**
**                Set heap size, stack size and stack location according
**                to application requirements. 
**
**                Set memory bank area and size if external memory is used.
**
**  Target      : STMicroelectronics STM32
**
**
**  Distribution: The file is distributed as is, without any warranty
**                of any kind.
**
**  (c)Copyright Ac6.
**  You may use this file as-is or modify it according to the needs of your
**  project. Distribution of this file (unmodified or modified) is not
**  permitted. Ac6 permit registered System Workbench for MCU users the
**  rights to distribute the assembled, compiled & linked contents of this
**  file as part of an application binary file, provided that it is built
**  using the System Workbench for MCU toolchain.
**
*****************************************************************************
*/

/* Entry Point */
ENTRY(Reset_Handler)

/* Highest address of the user mode stack */
_estack = 0x20010000;    /* end of RAM */
/* Generate a link error if heap and stack don't fit into RAM */
_Min_Heap_Size = 0x200;      /* required amount of heap  */
_Min_Stack_Size = 0x400; /* required amount of stack */

/* Specify the memory areas */
MEMORY
{
RAM (xrw)      : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K
FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x8000000, LENGTH = 512K
}

/* Define output sections */
SECTIONS
{
  /* The startup code goes first into FLASH */
  .isr_vector :
  {
    . = ALIGN(4);
    KEEP(*(.isr_vector)) /* Startup code */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  /* The program code and other data goes into FLASH */
  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.text)           /* .text sections (code) */
    *(.text*)          /* .text* sections (code) */
    *(.glue_7)         /* glue arm to thumb code */
    *(.glue_7t)        /* glue thumb to arm code */
    *(.eh_frame)       /*                        */

    KEEP (*(.init))
    KEEP (*(.fini))

    . = ALIGN(4);
    _etext = .;        /* define a global symbols at end of code */
  } >FLASH

  /* Constant data goes into FLASH */
  .rodata :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.rodata)         /* .rodata sections (constants, strings, etc.) */
    *(.rodata*)        /* .rodata* sections (constants, strings, etc.) */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  .ARM.extab   : { *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*) } >FLASH
  .ARM : {
    __exidx_start = .;
    *(.ARM.exidx*)
    __exidx_end = .;
  } >FLASH

  .preinit_array     :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_start = .);
    KEEP (*(.preinit_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_end = .);
  } >FLASH
  .init_array :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.init_array.*)))
    KEEP (*(.init_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_end = .);
  } >FLASH
  .fini_array :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.fini_array.*)))
    KEEP (*(.fini_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);
  } >FLASH

  /* used by the startup to initialize data */
  _sidata = LOADADDR(.data);

  /* Initialized data sections goes into RAM, load LMA copy after code */
  .data : 
  {
    . = ALIGN(4);
    _sdata = .;        /* create a global symbol at data start */
    *(.data)           /* .data sections */
    *(.data*)          /* .data* sections */

    . = ALIGN(4);
    _edata = .;        /* define a global symbol at data end */
  } >RAM AT> FLASH

  
  /* Uninitialized data section */
  . = ALIGN(4);
  .bss :
  {
    /* This is used by the startup in order to initialize the .bss secion */
    _sbss = .;         /* define a global symbol at bss start */
    __bss_start__ = _sbss;
    *(.bss)
    *(.bss*)
    *(COMMON)

    . = ALIGN(4);
    _ebss = .;         /* define a global symbol at bss end */
    __bss_end__ = _ebss;
  } >RAM

  /* User_heap_stack section, used to check that there is enough RAM left */
  ._user_heap_stack :
  {
    . = ALIGN(8);
    PROVIDE ( end = . );
    PROVIDE ( _end = . );
    . = . + _Min_Heap_Size;
    . = . + _Min_Stack_Size;
    . = ALIGN(8);
  } >RAM

  

  /* Remove information from the standard libraries */
  /DISCARD/ :
  {
    libc.a ( * )
    libm.a ( * )
    libgcc.a ( * )
  }

  .ARM.attributes 0 : { *(.ARM.attributes) }
}

首先链接脚本使用命令 ENTRY 指明了程序入口 Reset_Handler 也就是代码是从复位中断开始执行的。
其次，定义了三个 变量 ，它们含义如下：

往下又用 MEMORY 去定义了两个内存区：

这里内存名称后面的括号里代表权限：
x:可运行
r:可读
w:可写
可以看到这里RAM是可运行可读可写，而FLASH只可运行可读。有人可能会说32的FLASH是可以写的，但这里的权限只针对链接脚本，并不代表代码执行。
下面一大段都属于命令 SECTIONS，两个花括号里面的内容就是链接规则。
如：

SECTIONS
{
  .text : 		/*最终输出的.text段*/
  {
    *(.text)	/*所有匹配文件中的.text段*/
  }
  .data : 
  {
    *(.data)
  }
  .bss : 
  {
    *(.bss)
  }
}

这里就是链接脚本的核心功能，我们先不考虑每个段的功能，先了解一下链接脚本到底用来干什么。因为一个工程内可能有多个.c文件，比如你代码里面一共3个文件：分别是 main.c 、usart.c 、 start.s 。很明显一个主程序，一个串口驱动，一个启动文件。在实际编译中，会把它们分别编译为 main.o 、usart.o 、 start.o ，假如每个.o文件中都包含.text、.data、.bss段，但是我们知道，程序最后烧入MCU是只有一个文件，这里就涉及到段的合并，也就是上面的命令所实现的功能，把每个.o文件中的相同段合一。第一个冒号左边的.text就是合并后的.text段，它是由符合花括号内规则的所有内容合并得到的，在刚才的例子里就是 main.o 、usart.o 、 start.o 中的.text段。*号代表通配符，这里它没有前缀和后缀，也没有 [] 内容修饰，所以它代表所有匹配文件。知道这一点我们可以往下分析。

这里看到，中断向量表被链接到段 .isr_vector 内，. 表示当前虚拟内存地址(location counter)，ALIGN(4)表示四字节对齐。这里使用了 KEEP 命令来保存所有文件中的 .isr_vector 内容，即使它们没有被调用。也就是在保存中断向量前做四字节对齐，保存后做四字节对齐。内容存在上面MEMORY中定义的FLASH中。
下面是代码段：

只读数据段：

外设拓展内存：

栈展开信息段：



注意这里 LOADADDR 返回的是加载地址，而不是虚拟地址。


最后一个用于设置过特殊属性数据的段

不做具体解释，官方解释：ARM-attributes

更新 2022-03-28

之前关于.ld链接脚本中某些段的解释是错的，现更正：
.ARM.exidx 和 .ARM.extab

.ARM.attributes主要包含构建属性

参考：
ARM官方EHABI和AAELF

推荐书籍：
《程序员的自我修养–链接、装载与库》