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我們通過IO和串口的軟件開發(fā),已經(jīng)體驗(yàn)了嵌入式軟件開發(fā)。不知道大家有沒有疑惑,為什么軟件能控制硬件?反正當(dāng)年我學(xué)習(xí)51的時(shí)候,有這個(gè)疑惑。今天我們就暫停軟件開發(fā),分析單片機(jī)到底是如何軟硬件結(jié)合的。并通過一個(gè)基本的程序,分析單片機(jī)程序的編譯,運(yùn)行。
軟硬件結(jié)合
初學(xué)者,通常有一個(gè)困惑,就是為什么軟件能控制硬件?就像當(dāng)年的51,為什么只要寫P1=0X55,就可以在IO口輸出高低電平?要理清這個(gè)問題,先要認(rèn)識一個(gè)概念:地址空間。
尋址空間
什么是地址空間呢?所謂的地址空間,就是PC指針的尋址范圍,因此也叫尋址空間。
大家應(yīng)該都知道,我們的電腦有32位系統(tǒng)和64位系統(tǒng)之分,為什么呢?因?yàn)?2位系統(tǒng),PC指針就是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù),也就是0xffffffff,范圍只有4G尋址空間。現(xiàn)在內(nèi)存越來越大,4G根本不夠,所以需要擴(kuò)展,為了能訪問超出4G范圍的內(nèi)存,就有了64位系統(tǒng)。STM32是多少位的?是32位的,因此PC指針也是32位,尋址空間也就是4G。
我們來看看STM32的尋址空間是怎么樣的。在數(shù)據(jù)手冊《STM32F407_數(shù)據(jù)手冊.pdf》中有一個(gè)圖,這個(gè)圖,就是STM32的尋址空間分配。所有的芯片,都會有這個(gè)圖,名字基本上都是叫Memory map,用一個(gè)新芯片,就先看這個(gè)圖。
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最左邊,8個(gè)block,每個(gè)block 512M,總共就是4G,也就是芯片的尋址空間。
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block 0 里面有一段叫做FLASH,也就是內(nèi)部FLASH,我們的程序就是下載到這個(gè)地方,起始地址是0X800 0000,大家注意,這個(gè)只有1M空間。現(xiàn)在STM32已經(jīng)有2M flash的芯片了,超出1M的FLASH放在哪里呢?請自行查看對應(yīng)的芯片手冊。
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3 在block 1 內(nèi),有兩段SRAM,總共128K,這個(gè)空間,也就是我們前面說的內(nèi)存,存放程序使用的變量。如果需要,也可以把程序放到SRAM中運(yùn)行。407不是有196K嗎?
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其實(shí)407有196K內(nèi)存,但是有64k并不是普通的SRAM,而是放在block 0 內(nèi)的CCM。這兩段區(qū)域不連續(xù),而且,CCM只能內(nèi)核使用,外設(shè)不能使用,例如DMA就不能用CCM內(nèi)存,否則就死機(jī)。
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block 2,是Peripherals,也就是外設(shè)空間。我們看右邊,主要就是APB1/APB2、AHB1/AHB2,什么東西呢?回頭再說。
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block 3、block4、block5,是FSMC的空間,F(xiàn)SMC可以外擴(kuò)SRAM,NAND FALSH,LCD等外設(shè)。
好的,我們分析了尋址空間,我們回過頭看看,軟件是如何控制硬件的。在IO口輸出的例程中,我們配置IO口是調(diào)用庫函數(shù),我們看看庫函數(shù)是怎么做的。
例如:
GPIO_SetBits(GPIOG,?GPIO_Pin_0?|?GPIO_Pin_1?|?GPIO_Pin_2|?GPIO_Pin_3);
這個(gè)函數(shù)其實(shí)就是對一個(gè)變量賦值,對GPIOx這個(gè)結(jié)構(gòu)體的成員BSRRL賦值。
void?GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef*?GPIOx,?uint16_t?GPIO_Pin)
{
?/*?Check?the?parameters?*/
?assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
?assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
?GPIOx->BSRRL?=?GPIO_Pin;
}
assert_param:這個(gè)是斷言,用于判斷輸入參數(shù)是否符合要求GPIOx是一個(gè)輸入?yún)?shù),是一個(gè)GPIO_TypeDef結(jié)構(gòu)體指針,所以,要用->獲取其成員
GPIOx是我們傳入的參數(shù)GPIOG,具體是啥?在stm32f4xx.h中有定義。
#define?GPIOG???????????????((GPIO_TypeDef?*)?GPIOG_BASE)
GPIOG_BASE同樣在文件中有定義,如下:
#define?GPIOG_BASE???????????(AHB1PERIPH_BASE?+?0x1800)
AHB1PERIPH_BASE,AHB1地址,有點(diǎn)眉目了吧?在進(jìn)一步看看
/*!#define?APB1PERIPH_BASE???????PERIPH_BASE
#define?APB2PERIPH_BASE???????(PERIPH_BASE?+?0x00010000)
#define?AHB1PERIPH_BASE???????(PERIPH_BASE?+?0x00020000)
#define?AHB2PERIPH_BASE???????(PERIPH_BASE?+?0x10000000)
再找找PERIPH_BASE的定義
#define?PERIPH_BASE???????????((uint32_t)0x40000000)????
?
到這里,我們可以看出,操作IO口G,其實(shí)就是操作0X40000000+0X1800這個(gè)地址上的一個(gè)結(jié)構(gòu)體里面的成員。說白了,就是操作了這個(gè)地方的寄存器。實(shí)質(zhì)跟我們操作普通變量一樣,就像下面的兩句代碼,區(qū)別就是變量i是SRAM空間地址,0X40000000+0X1800是外設(shè)空間地址。
u32?i;
i?=?0x55aa55aa;
這個(gè)外設(shè)空間地址的寄存器是IO口硬件的一部分。如下圖,左邊的輸出數(shù)據(jù)寄存器,就是我們操作的寄存器(內(nèi)存、變量),它的地址就是0X40000000+0X1800+0x14.
控制其他外設(shè)也類似,就是將數(shù)據(jù)寫到外設(shè)寄存器上,跟操作內(nèi)存一樣,就可控制外設(shè)了。
寄存器,其實(shí)應(yīng)該是內(nèi)存的統(tǒng)稱,外設(shè)寄存器應(yīng)該叫做特殊寄存器。慢慢的,所有人都把外設(shè)的叫做寄存器,其他的統(tǒng)稱內(nèi)存或RAM。寄存器為什么能控制硬件外設(shè)呢?因?yàn)椋?/span>粗略的說,一個(gè)寄存器的一個(gè)BIT,就是一個(gè)開關(guān),開就是1,關(guān)就是0。通過這個(gè)電子開關(guān)去控制電路,從而控制外設(shè)硬件。
純軟件-包羅萬象的小程序
我們已經(jīng)完成了串口和IO口的控制,但是我們僅僅知道了怎么用,對其他一無所知。程序怎么跑的?代碼到底放在哪里?內(nèi)存又是怎么保存的?下面,我們通過一個(gè)簡單的程序,學(xué)習(xí)嵌入式軟件的基本要素。
分析啟動代碼
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函數(shù)從哪里開始運(yùn)行?
每個(gè)芯片都有復(fù)位功能,復(fù)位后,芯片的PC指針(一個(gè)寄存器,指示程序運(yùn)行位置,對于多級流水線的芯片,PC可能跟真正執(zhí)行的指令位置不一致,這里暫且認(rèn)為一致)會復(fù)位到固定值,一般是0x00000000,在STM32中,復(fù)位到0X08000004。因此復(fù)位后運(yùn)行的第一條代碼就是0X08000004。前面我們不是拷貝了一個(gè)啟動代碼文件到工程嗎?startup_stm32f40_41xxx.s,這個(gè)匯編文件為什么叫啟動代碼?因?yàn)槔锩娴膮R編程序,就是復(fù)位之后執(zhí)行的程序。在文件中,有一段數(shù)據(jù)表,稱為中斷向量,里面保存了各個(gè)中斷的執(zhí)行地址。復(fù)位,也是一個(gè)中斷。
芯片復(fù)位時(shí),芯片從中斷表中將Reset_Handler這個(gè)值(函數(shù)指針)加載到PC指針,芯片就會執(zhí)行Reset_Handler函數(shù)了。(一個(gè)函數(shù)入口就是一個(gè)指針)
;?Vector?Table?Mapped?to?Address?0?at?Reset
????????????????AREA????RESET,?DATA,?READONLY
????????????????EXPORT??__Vectors
????????????????EXPORT??__Vectors_End
????????????????EXPORT??__Vectors_Size
__Vectors???????DCD?????__initial_sp???????????????;?Top?of?Stack
????????????????DCD?????Reset_Handler??????????????;?Reset?Handler
????????????????DCD?????NMI_Handler????????????????;?NMI?Handler
????????????????DCD?????HardFault_Handler??????????;?Hard?Fault?Handler
????????????????DCD?????MemManage_Handler??????????;?MPU?Fault?Handler
????????????????DCD?????BusFault_Handler???????????;?Bus?Fault?Handler
????????????????DCD?????UsageFault_Handler?????????;?Usage?Fault?Handler
Reset_Handler函數(shù),先執(zhí)行SystemInit函數(shù),這個(gè)函數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)庫內(nèi),主要是初始芯片時(shí)鐘。然后跳到__main執(zhí)行,__main函數(shù)是什么函數(shù)?
是我們在main.c中定義的main函數(shù)嗎?后面我們再說這個(gè)問題。
;?Reset?handler
Reset_Handler????PROC
?????????????????EXPORT??Reset_Handler?????????????[WEAK]
????????IMPORT??SystemInit
????????IMPORT??__main
?????????????????LDR?????R0,?=SystemInit
?????????????????BLX?????R0
?????????????????LDR?????R0,?=__main
?????????????????BX??????R0
?????????????????ENDP
芯片是怎么知道開始就執(zhí)行啟動代碼的呢?或者說,我們?nèi)绾伟堰@個(gè)啟動代碼放到復(fù)位的位置?這就牽涉到一個(gè)一般情況下不關(guān)注的文件wujique.sct,這個(gè)文件在wujiqueprjObjects目錄下,通常把這個(gè)文件叫做分散加載文件,編譯工具在鏈接時(shí),根據(jù)這個(gè)文件放置各個(gè)代碼段和變量。
在MDK軟件Options菜單Linker下有關(guān)于這個(gè)菜單的設(shè)置。
把Use Memory Layout from Target Dialog前面的勾去掉,之前不可設(shè)置的框都可以設(shè)置了。點(diǎn)擊Edit進(jìn)行編輯。
在代碼編輯框出現(xiàn)了分散加載文件內(nèi)容,當(dāng)前文件只有基本的內(nèi)容。
其實(shí)這個(gè)文件功能很強(qiáng)大,通過修改這個(gè)文件可以配置程序的很多功能,例如:1 指定FLASH跟RAM的大小于起始位置,當(dāng)我們把程序分成BOOT、CORE、APP,甚至進(jìn)行驅(qū)動分離的時(shí)候,就可以用上了。2 指定函數(shù)與變量的位置,例如把函數(shù)加載到RAM中運(yùn)行。
從這個(gè)基本的分散加載文件我們可以看出:
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第6行 ER_IROM1 0x08000000 0x00080000定義了ER_IROM1,也就是我們說的內(nèi)部FLASH,從0x08000000開始,大小0x00080000。
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第7行 .o (RESET, +First)從0x08000000開始,先放置一個(gè).o文件, 并且用(RESET, +First)指定RESET塊優(yōu)先放置,RESET塊是什么?請查看啟動代碼,中斷向量就是一個(gè)AREA,名字叫RESET,屬于READONLY。這樣編譯后,RESET塊將放在0x08000000位置,也就是說,中斷向量就放在這個(gè)地方。DCD是分配空間,4字節(jié),第一個(gè)就是__initial_sp,第二個(gè)就是Reset_Handler函數(shù)指針。也就是說,最后編譯后的程序,將Reset_Handler這個(gè)函數(shù)的指針(地址),放在0x800000+4的地方。所以芯片在復(fù)位的時(shí)候,就能找到復(fù)位函數(shù)Reset_Handler。
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第8行 *(InRoot$$Sections)什么鬼?GOOGLE啊!回頭再說。
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第9行 .ANY (+RO)意思就是其他的所有RO,順序往后放。就是說,其他代碼,跟著啟動代碼后面。
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第11行 RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000定義了RAM大小。
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第12行 .ANY (+RW +ZI)所有的RW ZI,全部放到RAM里面。RW,ZI,也就是變量,這一行指定了變量保存到什么地址。
分析用戶代碼
到此,基本啟動過程已經(jīng)分析完。下一步開始分析用戶代碼,就從main函數(shù)開始。1 程序跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)后:RCC_GetClocksFreq獲取RCC時(shí)鐘頻率;SysTick_Config配置SysTick,在這里打開了SysTick中斷,10毫秒一次。
Delay(5);延時(shí)50毫秒。
int?main(void)
{
??GPIO_InitTypeDef?GPIO_InitStructure;
?/*!
??/*?SysTick?end?of?count?event?each?10ms?*/
??RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
??SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency?/?100);
??/*?Add?your?application?code?here?*/
??/*?Insert?50?ms?delay?*/
??Delay(5);
2 初始化IO就不說了,進(jìn)入while(1),也就是一個(gè)死循環(huán),嵌入式程序,都是一個(gè)死循環(huán),否則就跑飛了。
/*初始化LED?IO口*/
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,?ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin?=?GPIO_Pin_0?|?GPIO_Pin_1?|?GPIO_Pin_2|?GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode?=?GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType?=?GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed?=?GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd?=?GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOG,?&GPIO_InitStructure);????
/*?Infinite?loop?*/
mcu_uart_open(3);
while?(1)
{
??GPIO_ResetBits(GPIOG,?GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
??Delay(100);
??GPIO_SetBits(GPIOG,?GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
??Delay(100);
??mcu_uart_test();
??TestFun(TestTmp2);
}
3 在while(1)中調(diào)用TestFun函數(shù),這個(gè)函數(shù)使用兩個(gè)全局變量,兩個(gè)局部變量。
/*?Private?functions?---------------------------------------------------------*/
u32?TestTmp1?=?5;//全局變量,初始化為5
u32?TestTmp2;//全局變量,未初始化
const?u32?TestTmp3[10]?=?{6,7,8,9,10,11,12,13,12,13};
u8?TestFun(u32?x)//函數(shù),帶一個(gè)參數(shù),并返回一個(gè)u8值
{
?u8?test_tmp1?=?4;//局部變量,初始化
?u8?test_tmp2;//局部變量,未初始化
?static?u8?test_tmp3?=?0;//靜態(tài)局部變量
?test_tmp3++;
?test_tmp2?=?x;
?if(test_tmp2>?TestTmp1)
??test_tmp1?=?10;
?else
??test_tmp1?=?5;
?TestTmp2?+=TestTmp3[test_tmp1];
?return?test_tmp1;
}
然后程序就一直在main函數(shù)的while循環(huán)里面執(zhí)行。中斷呢?對,還有中斷。中斷中斷,就是中斷正常的程序執(zhí)行流程。我們查看Delay函數(shù),uwTimingDelay不等于0就死等?誰會將uwTimingDelay改為0?
/**
??*?@brief??Inserts?a?delay?time.
??*?@param??nTime:?specifies?the?delay?time?length,?in?milliseconds.
??*?@retval?None
??*/
void?Delay(__IO?uint32_t?nTime)
{
??uwTimingDelay?=?nTime;
??while(uwTimingDelay?!=?0);
}
搜索uwTimingDelay變量,函數(shù)TimingDelay_Decrement會將變量一直減到0。
/**
??*?@brief??Decrements?the?TimingDelay?variable.
??*?@param??None
??*?@retval?None
??*/
void?TimingDelay_Decrement(void)
{
??if?(uwTimingDelay?!=?0x00)
??{
????uwTimingDelay--;
??}
}
這個(gè)函數(shù)在哪里執(zhí)行?經(jīng)查找,在SysTick_Handler函數(shù)中運(yùn)行。誰用這個(gè)函數(shù)?
/**
??*?@brief??This?function?handles?SysTick?Handler.
??*?@param??None
??*?@retval?None
??*/
void?SysTick_Handler(void)
{
??TimingDelay_Decrement();
}
經(jīng)查找,在中斷向量表中有這個(gè)函數(shù),也即是說這個(gè)函數(shù)指針保存在中斷向量表內(nèi)。當(dāng)發(fā)生中斷時(shí),就會執(zhí)行這個(gè)函數(shù)。當(dāng)然,在進(jìn)出中斷會有保存和恢復(fù)現(xiàn)場的操作。這個(gè)主要涉及到匯編,暫時(shí)不進(jìn)行分析了。有興趣自己研究研究。通常,現(xiàn)在我們開發(fā)程序不用關(guān)心上下文切換了。
__Vectors???????DCD?????__initial_sp???????????????;?Top?of?Stack
????????????????DCD?????Reset_Handler??????????????;?Reset?Handler
????????????????DCD?????NMI_Handler????????????????;?NMI?Handler
????????????????DCD?????HardFault_Handler??????????;?Hard?Fault?Handler
????????????????DCD?????MemManage_Handler??????????;?MPU?Fault?Handler
????????????????DCD?????BusFault_Handler???????????;?Bus?Fault?Handler
????????????????DCD?????UsageFault_Handler?????????;?Usage?Fault?Handler
????????????????DCD?????0??????????????????????????;?Reserved
????????????????DCD?????0??????????????????????????;?Reserved
????????????????DCD?????0??????????????????????????;?Reserved
????????????????DCD?????0??????????????????????????;?Reserved
????????????????DCD?????SVC_Handler????????????????;?SVCall?Handler
????????????????DCD?????DebugMon_Handler???????????;?Debug?Monitor?Handler
????????????????DCD?????0??????????????????????????;?Reserved
????????????????DCD?????PendSV_Handler?????????????;?PendSV?Handler
????????????????DCD?????SysTick_Handler????????????;?SysTick?Handler
余下問題
1 __main函數(shù)是什么函數(shù)?是我們在main.c中定義的main函數(shù)嗎?2 分散加載文件中*(InRoot$$Sections)是什么?3 ZI段,也就是初始化為0的數(shù)據(jù)段,什么時(shí)候初始化?誰初始化?
為什么這幾個(gè)問題前面留著不說?因?yàn)檫@是同一個(gè)問題。順藤摸瓜!
通過MAP文件了解代碼構(gòu)成
編譯結(jié)果
程序編譯后,在下方的Build Output窗口會輸出信息:
***?Using?Compiler?'V5.06?update?5?(build?528)',?folder:?'C:Keil_v5ARMARMCCBin'
Build?target?'wujique'
compiling?stm32f4xx_it.c...
...
assembling?startup_stm32f40_41xxx.s...
compiling?misc.c...
...
compiling?mcu_uart.c...
linking...
Program?Size:?Code=9038?RO-data=990?RW-data=40?ZI-data=6000??
FromELF:?creating?hex?file...
".Objectswujique.axf"?-?0?Error(s),?0?Warning(s).
Build?Time?Elapsed:??00:00:32
- 編譯目標(biāo)是wujique
- C文件compiling,匯編文件assembling,這個(gè)過程叫編譯
- 編譯結(jié)束后,就進(jìn)行l(wèi)ink,鏈接。
- 最后得到一個(gè)編譯結(jié)果,9038字節(jié)code,RO 990,RW 40,ZI 6000。CODE,是代碼,很好理解,那RO、RW、ZI都是什么?
- FromELF,創(chuàng)建hex文件,F(xiàn)romELF是一個(gè)好工具,需要自己添加到option中才能用
map文件配置
更多編譯具體信息在map文件中,在MDK Options中我們可以看到,所有信息都放在Listingswujique.map
默認(rèn)很多編譯信息可能沒鉤,鉤上所有信息會增加編譯時(shí)間。
map文件
打開map文件,好亂?習(xí)慣就好。我們抓重點(diǎn)就行了。
-
map 總信息
從最后看起,看到?jīng)]?最后的這一段map內(nèi)容,說明了整個(gè)程序的基本概況。
有多少RO?RO到底是什么?
有多少RW?RW又是什么?
ROM為什么不包括ZI Data?為什么包含RW Data?
-
Image component sizes
往上,看看Image component sizes,這個(gè)就比剛剛的總體統(tǒng)計(jì)更細(xì)了。
這部分內(nèi)容,說明了每個(gè)源文件的概況
首先,是我們自己的源碼,這個(gè)程序我們的代碼不多,只有main.o,wujique_log.o,和其他一些STM32的庫文件。
第2部分是庫里面的文件,看到?jīng)]?里面有一個(gè)main.o。main函數(shù)是不是我們寫的main函數(shù)?明顯不是,我們的main函數(shù)是放在main.o文件。這么小的一個(gè)工程,用了這么多庫,你以前關(guān)注過嗎?估計(jì)沒有,除非你曾經(jīng)將一個(gè)原本在1M flash上的程序壓縮到能在512K上運(yùn)行。
第3部分也是庫,暫時(shí)沒去分析這兩個(gè)是什么東西。
庫文件是什么?庫文件就是別人已經(jīng)別寫好的代碼庫。在代碼中,我們經(jīng)常會包含一些頭文件,例如:
#include
#include #include ? 這些就是庫的頭文件。這些頭文件保存在MDK開發(fā)工具的安裝目錄下。我們經(jīng)常用的庫函數(shù)有:memcpy、memcmp、strcmp等。只要代碼中包含了這些函數(shù),就會鏈接庫文件。
-
文件map
再往上,就是文件MAP了,也就是每個(gè)文件中的代碼段(函數(shù))跟變量在ROM跟RAM中的位置。首先是ROM在0x08000000確實(shí)放的是startup_stm32f40_41xxx.o中的RESET
庫文件是什么?
庫文件就是別人已經(jīng)別寫好的代碼庫。
在代碼中,我們經(jīng)常會包含一些頭文件,例如:
#include?
#include?
#include????
這些就是庫的頭文件。這些頭文件保存在MDK開發(fā)工具的安裝目錄下。
我們經(jīng)常用的庫函數(shù)有:
memcpy、memcmp、strcmp等。
只要代碼中包含了這些函數(shù),就會鏈接庫文件。
- 文件map
再往上,就是文件MAP了,也就是每個(gè)文件中的代碼段(函數(shù))跟變量在ROM跟RAM中的位置。首先是ROM在0x08000000確實(shí)放的是startup_stm32f40_41xxx.o中的RESET
每個(gè)文件有有多行,例如串口,4個(gè)函數(shù)。
然后是RAM的,main.o中的變量,放在0x20000000,總共有0x0000000c,類型是Data、RW。串口有兩種變量,data和bss,什么是bss?這兩個(gè)名稱,是section name,也就是段的意思。看前面type和Attr,
RW Data,放在.data段;RW Zero放在.bss段,RW Zero,其實(shí)就是ZI。到底哪些變量是RW,哪些是ZI?
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Image Symbol Table
再往上就是Image Symbol Table,就更進(jìn)一步到每個(gè)函數(shù)或者變量的信息了
例如,全局變量TestTmp1,是Data,4字節(jié),分配的位置是0x20000004。
TestTmp3數(shù)組放在哪里?放在0X080024E0這個(gè)地方,這可是代碼區(qū)額。因?yàn)槲覀冇胏onst修飾了這個(gè)全局變量數(shù)組,告訴編譯器,這個(gè)數(shù)組是不可以改變的,編譯器就將這個(gè)數(shù)組保存到代碼中了。程序中我們經(jīng)常會使用一些大數(shù)組數(shù)據(jù),例如字符點(diǎn)陣,通常有幾K幾十K大,不可能也沒必要放到RAM區(qū),整個(gè)程序運(yùn)行過程這些數(shù)據(jù)都不改變,因此通過const修飾,將其存放到代碼區(qū)。
const的用處比較多,可以修飾變量,也可以修飾函數(shù)。更多用法自行學(xué)習(xí)
那局部變量存放在哪里呢?我們找到了test_tmp3,
沒找到test_tmp1/test_tmp2,為什么呢?在定義時(shí),test_tmp3增加了static定義,意思就是靜態(tài)局部變量,功能上,相當(dāng)于全局變量,定義在函數(shù)內(nèi),限制了這個(gè)全局變量只能在這個(gè)函數(shù)內(nèi)使用。那test_tmp1、test_tmp2放在哪里呢??局部變量,在編譯鏈接時(shí),并沒有分配空間,只有在運(yùn)行時(shí),才從棧分配空間。
u8?TestFun(u32?x)//函數(shù),帶一個(gè)參數(shù),并返回一個(gè)u8值
{
?u8?test_tmp1?=?4;//局部變量,初始化
?u8?test_tmp2;//局部變量,未初始化
?static?u8?test_tmp3?=?0;//靜態(tài)局部變量
上一部分,我們留了一個(gè)問題,哪些變量是RW,哪些是ZI?我們看看串口變量的情況,UartBuf3放在bss段,其他變量放在.data段。為什么數(shù)組就放在bss?bss是英文Block Started by Symbol的簡稱。
到這里,我們可解釋下面幾個(gè)概念了:
Code就是代碼,函數(shù)。
RO Data,就是只讀變量,例如用const修飾的數(shù)組。
RW Data,就是讀寫變量,例如全局變量跟static修飾的局部變量。
ZI Data,就是系統(tǒng)自動初始化為0的讀寫變量,大部分是數(shù)組,放在bss段。
RO Size等于代碼加只讀變量。
RW Size等于讀寫變量(包括自動初始化為0的),這個(gè)也就是RAM的大小。
ROM Size,也就是我們編譯之后的目標(biāo)文件大小,也就是FLASH的大小。但是?為什么會包含RW Data呢?因?yàn)樗腥肿兞慷夹枰粋€(gè)初始化的值(就算沒有真正初始化,系統(tǒng)也會分配一個(gè)初始化空間),例如我們定義一個(gè)變量u8 i = 8;這樣的全局變量,8,這個(gè)值,就需要保存在FALSH區(qū)。
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我們看看函數(shù)的情況,前面我們不是有一個(gè)問題嗎?__main和main是一個(gè)函數(shù)嗎?查找main后發(fā)現(xiàn),main是main,放在0x08000579
main是main,放在0x08000189
__main到main之間發(fā)生了什么?還記得分散加載文件中的這句嗎?
*(InRoot$$Sections)
__main就在這個(gè)段內(nèi)。下圖是__main的地址,在0x08000189。__Vectors就是中斷向量,放在最開始。
在分散加載文件中,緊跟RESET的就是*(InRoot$$Sections)。
而且,RESET段正好大小0x00000188。
巧合?參考PPT文檔《ARM嵌入式軟件開發(fā).ppt》,或自行GOOGLE。
這一段代碼都完成什么功能呢?主要完成ZI代碼的初始化,也就是將一部分RAM初始化為0。其他環(huán)境初始化。。。。通常,我們不用管這一部分。
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其他再往上,就是其他信息了,例如優(yōu)化了哪些東西,移除了哪些函數(shù)。
最后
到這里,一個(gè)程序,是怎么組成的,程序是如何運(yùn)行的,基本有一個(gè)總體印象了。不過,對于中斷,后面還會進(jìn)行詳細(xì)說明。
??審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:深度:單片機(jī)到底是如何軟硬件結(jié)合的?
文章出處:【微信公眾號:FPGA之家】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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