ADS1.2下ARM映像文件

ARM映像文件

           ARM中的各种源文件（包括汇编文件，C语言程序及C++程序等）经过ARM编译器编译后生成ELF（Executable and linking format）格式的目标文件。这些目标文件和相应的C/C++运行 时用到的库经过ARM连接器处理后，生成ELF格式的映像文件（image），这种ELF格式的映像文件是一种可执行文件，可被写入嵌入式设备的ROM 中。

bin文件是真正的可执行文件，axf文件是ARM的调试文件，除了包含bin的内容之外，还附加了其他的调试信息，这些调试信息加在可执行的二进制数据的前面，所以把axf文件写到ARM的指令执行地址（一般是0x0）将不能运行，因为在此地址前几十个字节的数据不是可执行的二进制数据，而是头部的调试信息；而bin文件正是去掉了调试信息的可以执行的“精华”部分。

      ARM映像文件的组成：ARM映像文件是一个层次性结构的文件，包括了域（region），输出段(output section)和输入段(input section)。一个映像文件由一个或者多个域组成；每个域最多由三个输出段组成组成；每个输出段又包含一个或者多个输入段；各输入端包含了目标文件中的代码和数据。

相关术语：

1。域 （region）：一个映象文件由一个或多个域组成。反过来说域是组成映象文件的最大的结构。所谓域，指的就是整个bin映像文件所处在的区域，它又分为加载域和运行域。加载域就是映像文件被静态存放的工作区域，一般来说flash里的整个bin文件所在的地址空间就是加载域，当然程序一般都不会放在flash里执行，一般都会搬到sdram里运行工作，它们在被搬到sdram里工作所处的地址空间就是运行域。一个域通常映射到一个物理存储器上，如ROM和RAM等。

2。段（Section）：一个域包含一个或多个输出段，一个输出段包含一个或多个输入段。我们输入的代码，一般有代码部分和数据部分，这就是所谓的输入段，每个输入段都有相应的属性，可以为只读（ro），可读写的（rw）以及初始化成0的（zi）。

3。RO，RW，ZI：输入段中包含4类内容：代码、已经初始化的数据、未经初始化的存储区域、内容初始化为0的存储区域。每个输入段有相应的属性，可以为只读（RO）、可读写（RW）以及初始化为0的（ZI）。ARM连接器根据各输入段的属性将这些输入段分组，再组成对应属性的输出段。对于加载域中的输出段，一般来说ro段后面紧跟着rw段，rw段后面紧跟着zi段。在运行域中这些输出段并不连续，但rw和zi一定是连着的。zi段和rw段中的数据其实可以是rw属性。

       注：（1）; C中的指令以及常量被编译后是RO类型数据。

       （2）; C中的未被初始化或初始化为0的变量编译后是ZI类型数据。

       （3）; C中的已被初始化成非0值的变量编译后市RW类型数据。

4。加载时地址：是映象文件位于存储器（还没有运行，一般在ROM中）时的地址

5。运行时地址：是映象文件运行时的地址。

 通常一个映像文件中包含若干个域，各个域又包含若干的输出段。ARM连接器就需要知道如下信息以决定生成相应的映像文件。烧录到ROM中的image文件与实际运行时的ARM程序之间并不是完全一样的。因此就有必要了解ARM程序是如何从ROM中的image到达实际运行状态的。

    *分组信息 ：决定如何各将输入段组织成相应的输出段和域。
    *定位信息 ：决定各个域在存储器空间中的起始地址。

      根据映像文件中地址映射的复杂程度有两种方法告诉ARM连接器这些相关的信息。

      (1)当映像文件中最多包含两个域，每个域最多有三个输出段时，可以使用连接器选项告诉连接器相关的地址映射关系。选项有-ropi，-rwpi，-ro_base，-rw_base，-split等。

      (2)当映像文件地址映射关系更复杂时，可以使用一个配置文件(分散加载文件)告诉连接器相关的地址映射关系。ARM映像文件 

  数据移动：

上面已经提到了RW段加载地址一般在ROM中，运行时需要被搬运到RAM中。加载时状态的映象文件中的RO、RW和ZI的地址都是临时的，他们在运行时要被BootLoader程序搬运到真正的运行时地址。这个地址是连接时设置的地址。这个问题很重要，如果在编译前没有正确的设置运行时地址，那么程序就不能被搬运到正确的RAM地址中运行。

 了解了以上内容，那么就可以打开ADS1.2来看一下具体的设置。

打开ADS的一个工程后，点击如下图所示的Debug Settings按钮打开对话框。打开Target Settings对话框后，在左边列表中选择Linker选项。点击它下面的的ARM Linker。然后在右面的选项卡选择Output选项卡。如下图所示。

 

看看ADS 开发文档ARM Developer suite 1.2 的ADS_CodeWarriorIDEGuide.pdf 怎么说的

RO Base  This text field sets both the load address and execution address of the region containing the RO

                 section. If you do not enter a value, the value defaults to 0x8000.

意思是，这个文本框设置加载时地址和运行时地址。如果没有设置值，默认时0x8000。这个值将会对应ADS的预定义变量Image$$RO$$Base，指定了RO的base。这个变量可以被初始化程序IMPORT进去。这个参数有两个意思：1，如果生成可执行bin文件烧写到flash中去，那么这个地址就是要烧到flash中的地址（一般是0x0）。这里又出现一个问题，如果使用的ARM芯片是支持memory remap的（如三星的4510芯片），那么可以在bootloader程序中将RO段搬运到RAM中，再把RAM remap 到0x0，这样系统读取RO段的时候就可以在RAM中读了。如果ARM芯片不支持remap（如三星的44b0x），那么RO段不能搬运到RAM中，而在FLASH中读取。2，如果生成afx调试文件，那么这个地址是调试时加载到RAM中的地址。

根据上面的1，2可知，如果要烧写FLASH 那么RO Base 应该设置成ARM片选的FLASH 的首地址；如果要调试那么RO Base要设置成RAM地址。

RW Base   这个文本框设定包含RW和ZI输出段的运行时域地址。如果你在这里输入一个值，连接器创建一个包含两个运行时域的映象，这两个域是：

包含RO输出段的运行时域

包含RW和ZI输出段的运行时域

如果你输入了RW Base值并且选择了Split image选项，连接器创建的映象文件分别包含RW输出段和ZI输出段的装载时地址和运行时地址，并都由你输入的RW Base值指定。

对于简单连接方式，当没有输入RW Base值时，映象文件包含一个加载时域和一个运行时域。这时，RO输出段、RW输出段、ZI输出段都包含在一个域中。当输入RW Base值时，映象文件包含两个运行时域，一个包含RO输出段，一个包含RW输出段和ZI输出段。当指定了-split选项时，映象文件又多包含两个加载时域，一个包含RO输出段，一个包含RW输出段和ZI输出段。

简单的初始化用户程序的执行环境

      ARM映像文件一开始总是存储在ROM／Flash里面的，其RO部分既可以在ROM／Flash里面执行，也可以转移到速度更快的RAM中执行；而RW和ZI这两部分是必须转移到可写的RAM里去，其实RW包括ZI区域，ZI区域放的是未赋值的全局变量，RW 区域放的是已赋值（赋0除外）的全局变量。所谓应用程序执行环境的初始化，就是完成必要的从ROM到RAM的数据传输和内容清零。

      先介绍几个必要的符号，编译器使用下列符号来记录各段的起始和结束地址：
    |Image$$RO$$Base| ：RO段起始地址 
      |Image$$RO$$Limit| ：RO段结束地址加1　（在加载域中，是ＲＷ的起始地址）
     |Image$$RW$$Base| ：RW段起始地址　（在运行域中即运行的时候，是ＲＷ的起始地址）
      |Image$$RW$$Limit| ：ZI段结束地址加1
     |Image$$ZI$$Base| ：ZI段起始地址
      |Image$$ZI$$Limit| ：ZI段结束地址加1
     这些符号的值是根据链接器中设置的中ro-base和rw-base的设置来计算的。 由于rw和zi相连，|Image$$ZI$$Base|就等于|Image$$RW$$Limit| .其它的值都是编译器自动计算出来的。我们还可以通过scatter文件更详细得指定各个输出段的工作地址。
      初始化用户执行环境主要是把ro、rw、zi三段拷贝到指定的位置。

     下面的程序是rw、zi段在运行域中的搬运过程：

 ;Copy and paste RW data/zero initialized data
    ldr r0, =|Image$$RO$$Limit|     /*取RO区末地址后面的地址，即RW数据源的起始地址*/
    ldr r1, =|Image$$RW$$Base|    /*取RW区在RAM里的执行区起始地址，即编译器选项RW_Base指定的地址*/
    ldr r3, =|Image$$ZI$$Base|       /*取ZI区在RAM里面的起始地址*/

    
    ;Zero init base => top of initialised data
    cmp r0, r1      /* 比较ROM区中数据段首地址和RAM区中RW段目标首地址*/
    beq %F2       /*相等代表当前已经是在RAM中运行*/（F表示after,B表示before，r0与r1相等则转跳）
                             /*B %F2表向前跳到标号为2的Lable处*/
1      
    cmp r1, r3               /*不相等则和RAM区中ZI段的目标地址比较*/ 
    ldrcc   r2, [r0], #4     /*如果r1<r3，则把r0地址上的数据读出到r2中，然后r0=r0+4*/     
    strcc   r2, [r1], #4     /*如果r1<r3，则把r1地址上的数据读出到r2中，然后r0=r0+4*/
    bcc %B1              /*如果r1<r3，则跳转到Lable为1处继续执行*/
2      
    ldr r1, =|Image$$ZI$$Limit|          /* 取ZI段的结束地址 */
    mov r2, #0                                /*将r2赋值为0*/
3      
    cmp     r3, r1      ; Zero init
    strcc   r2, [r3], #4    /*如果r3<r1，将r2内容写入到r3地址单元中，然后r3=r3+4*/     
    bcc     %B3            /*如果r3<r1，则跳转到Lable为3处继续执行*/