MDK（Keil μVision 5）的编译过程及文件类型全解

MDK（Keil μVision 5）的编译过程及文件类型全解

一、编译过程

MDK的编译过程主要分为 预处理、编译、汇编、链接、生成可执行文件、格式转换 六个阶段。以下是详细流程：

1. 预处理（Preprocessing）
   • 工具: armcc（ARM C/C++ 编译器）
   • 输入文件: .c（C源文件）、.h（头文件）
   • 输出文件: .i（预处理后的临时文件，默认不保存）
   • 作用: 展开宏、处理条件编译指令（如 #ifdef）、合并头文件到源文件中。
2. 编译（Compilation）
   • 工具: armcc
   • 输入文件: 预处理后的 .i 文件
   • 输出文件: .s（生成的汇编文件，默认不保存）
   • 作用: 将C/C++代码翻译成ARM汇编指令。
3. 汇编（Assembly）
   • 工具: armasm（ARM汇编器）
   • 输入文件: .s（汇编文件）或用户编写的 .s（如启动文件 startup_xxx.s）
   • 输出文件: .o 或 .obj（目标文件）
   • 作用: 将汇编代码转换为机器码（二进制目标文件）。
4. 链接（Linking）
   • 工具: armlink（ARM链接器）
   • 输入文件: 所有 .o/.obj 文件、库文件（.lib）、分散加载文件（.sct）
   • 输出文件: .axf（ELF格式的可执行文件，含调试信息）
   • 作用: 合并目标文件、分配内存地址（代码段、数据段）、解析符号引用。
   • 关键文件:
     • .sct 分散加载文件: 定义内存布局（如Flash和RAM的地址范围），类似GCC的 .ld 文件。
5. 生成可执行文件（ELF格式）
   • 文件: .axf
   • 内容: 包含调试信息（符号表、源码行号）、机器码、内存分配表等，用于调试和烧录。
6. 格式转换（Hex/Bin生成）
   • 工具: fromelf（ARM工具链）
   • 输入文件: .axf
   • 输出文件:
     • .hex（Intel HEX格式，用于烧录）
     • .bin（纯二进制镜像，可直接写入Flash）
   • 作用: 将ELF文件转换为烧录工具支持的格式。

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二、文件类型全解

文件类型	扩展名	作用与说明
项目文件	.uvprojx	Keil项目文件，保存工程配置（如芯片型号、编译选项、文件结构）。
源文件	.c、.cpp	C/C++源代码文件。
头文件	.h	C/C++头文件，声明函数、宏、结构体等。
汇编文件	.s	ARM汇编源文件（如启动文件 startup_xxx.s）。
汇编头文件	.inc	汇编语言的头文件，包含寄存器定义或宏。
目标文件	.o 或 .obj	编译后的二进制目标文件，含机器码和未解析的符号。
可执行文件	.axf	ELF格式的可执行文件，含调试信息和内存分配表，用于调试和烧录。
Hex文件	.hex	Intel HEX格式文件，烧录到Flash的标准格式。
Bin文件	.bin	纯二进制镜像文件，直接写入MCU的Flash。
链接器脚本	.sct	分散加载文件，定义内存布局（如Flash、RAM的分区）。
映射文件	.map	链接生成的文本文件，记录代码/数据的地址、大小、内存使用统计。
列表文件	.lst	汇编器生成的文本文件，显示汇编代码与机器码的对应关系。
依赖文件	.d	记录源文件的头文件依赖关系，用于增量编译。
交叉引用文件	.crf	符号交叉引用表，用于IDE中快速跳转到定义或引用位置。
调试脚本	.ini	调试配置脚本（如初始化硬件、配置内存）。
库文件	.lib	预编译的静态库文件，包含可重用的代码模块。

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三、关键工具链

• armcc: C/C++编译器（支持ARM语法和优化选项）。
• armasm: 汇编器，处理ARM/Thumb指令。
• armlink: 链接器，合并目标文件并分配内存。
• fromelf: 格式转换工具，生成Hex/Bin文件。

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四、编译选项与辅助文件

• 生成.map文件: 在链接选项中勾选 Generate Map File。
• 生成.lst文件: 在汇编器选项中启用 Listing。
• 调试信息: .axf 包含DWARF格式的调试数据，支持Keil调试器的源码级调试。

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五、常见流程示意图

复制

[.c/.h] → (预处理) → [.i] → (编译) → [.s] → (汇编) → [.o]
                                                         ↘ 
                                                          (链接 + .sct) → [.axf] → (fromelf) → [.hex/.bin]
                                                         ↗ 
[.s] → (汇编) → [.o] 

通过理解上述流程和文件类型，可以更高效地使用Keil MDK进行开发和调试。