ARM IMPORT Image$$RO$$Limit 的含義

IMPORT |Image$$RO$$Base| ; Base of ROM code

IMPORT |Image$$RO$$Limit| ; End of ROM code (=start of ROM data)

IMPORT |Image$$RW$$Base|   ; Base of RAM to initialise

IMPORT |Image$$ZI$$Base|   ; Base and limit of area

IMPORT |Image$$ZI$$Limit| ; to zero initialise

IMPORT MMU_SetAsyncBusMode

IMPORT MMU_SetFastBusMode ;

IMPORT Main    ; The main entry of mon program

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對于剛學(xué)習(xí)ARM的人來說，如果分析它的啟動代碼，往往不明白下面幾個變量的含義：|Image$$RO$$Limit|、|Image$$RW$$Base|、|Image$$ZI$$Base|。

首先申明我使用的調(diào)試軟件為ADS1.2，當(dāng)我們把程序編寫好以后，就要進(jìn)行編譯和鏈接了，在ADS1.2中選擇MAKE按鈕，會出現(xiàn)一個Errors and Warnings 的對話框，在該欄中顯示編譯和鏈接的結(jié)果，如果沒有錯誤，在文件的最后應(yīng)該能看到Image component sizes，后面緊跟的依次是Code，RO Data ，RW Data ，ZI Data ，Debug 各個項目的字節(jié)數(shù)，最后會有他們的一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)：

Code 163632 ，RO Data 20939 ，RW Data 53 ，ZI Data 17028

Tatal RO size (Code+ RO Data)             184571 (180.25kB)

Tatal RW size(RW Data+ ZI Data)           17081(16.68 kB)

Tatal ROM size(Code+ RO Data+ RW Data)   184624(180.30 kB)

后面的字節(jié)數(shù)是根據(jù)用戶不同的程序而來的，下面就以上面的數(shù)據(jù)為例來介紹那幾個變量的計算。

在ADS的Debug Settings中有一欄是Linker/ARM Linker，在output選項中有一個RO base選項，下面應(yīng)該有一個地址，我這里是0x0c100000(不是每個都一樣的)，后面的RW base 地址是0x0c200000，然后在Options選項中有Image entry point ，是一個初始程序的入口地址，我這里是0x0c100000 。

有了上面這些信息我們就可以完全知道這幾個變量是怎么來的了：

|Image$$RO$$Base| = Image entry point = 0x0c100000 ;表示程序代碼存放的起始地址

|Image$$RO$$Limit|=程序代碼起始地址+代碼長度+1=0x0c100000+Tatal RO size+1

= 0x0c100000 + 184571 + 1 = 0x0c100000 +0x2D0FB + 1

= 0x0c12d0fc

|Image$$RW$$Base| = 0x0c200000 ;由RW base 地址指定

|Image$$RW$$Limit| =|Image$$RW$$Base|+ RW Data 53 = 0x0c200000+0x37（4的倍數(shù),0到55，共56個單元）

=0x0c200037

|Image$$ZI$$Base| = |Image$$RW$$Limit| + 1 =0x0c200038

|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$ZI$$Base| + ZI Data 17028

=0x0c200038 + 0x4284

=0x0c2042bc

也可以由此計算：

|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$RW$$Base| +TatalRWsize(RWData+ZIData) 17081

=0x0c200000+0x42b9+3（要滿足4的倍數(shù)）

=0x0c2042bc

ARM啟動代碼學(xué)習(xí)（一）RO和RW還有ZI代表什么？

一般而言，一個程序包括只讀的代碼段和可讀寫的數(shù)據(jù)段。在ARM的集成開發(fā)環(huán)境中，只讀的代碼段和常量被稱作RO段(ReadOnly)；可讀寫的全局變量和靜態(tài)變量被稱作RW段(ReadWrite)；RW段中要被初始化為零的變量被稱為ZI段(ZeroInit)。對于嵌入式系統(tǒng)而言，程序映象都是存儲在Flash存儲器等一些非易失性器件中的，而在運(yùn)行時，程序中的RW段必須重新裝載到可讀寫的RAM中。這就涉及到程序的加載時域和運(yùn)行時域。簡單來說，程序的加載時域就是指程序燒入Flash中的狀態(tài)，運(yùn)行時域是指程序執(zhí)行時的狀態(tài)。對于比較簡單的情況，可以在ADS集成開發(fā)環(huán)境的ARM LINKER選項中指定RO BASE和RW BASE，告知連接器RO和RW的連接基地址。對于復(fù)雜情況，如RO段被分成幾部分并映射到存儲空間的多個地方時，需要創(chuàng)建一個稱為“分布裝載描述文件”的文本文件，通知連接器把程序的某一部分連接在存儲器的某個地址空間。需要指出的是，分布裝載描述文件中的定義要按照系統(tǒng)重定向后的存儲器分布情況進(jìn)行。在引導(dǎo)程序完成初始化的任務(wù)后，應(yīng)該把主程序轉(zhuǎn)移到RAM中去運(yùn)行，以加快系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

什么是arm的映像文件，arm映像文件其實(shí)就是可執(zhí)行文件，包括bin或hex兩種格式，可以直接燒到rom里執(zhí)行。在axd調(diào)試過程中，我們調(diào)試的是axf文件，其實(shí)這也是一種映像文件，它只是在bin文件中加了一個文件頭和一些調(diào)試信息。映像文件一般由域組成，域最多由三個輸出段組成(RO,RW,ZI)組成，輸出段又由輸入段組成。所謂域，指的就是整個bin映像文件所處在的區(qū)域，它又分為加載域和運(yùn)行域。加載域就是映像文件被靜態(tài)存放的工作區(qū)域，一般來說flash里的 整個bin文件所在的地址空間就是加載域，當(dāng)然在程序一般都不會放在 flash里執(zhí)行，一般都會搬到sdram里運(yùn)行工作，它們在被搬到sdram里工作所處的地址空間就是運(yùn)行域。我們輸入的代碼，一般有代碼部分和數(shù)據(jù)部分，這就是所謂的輸入段，經(jīng)過編譯后就變成了bin文件中ro段和rw段，還有所謂的zi段，這就是輸出段。對于加載域中的輸出段，一般來說ro段后面緊跟著rw段，rw段后面緊跟著zi段。在運(yùn)行域中這些輸出段并不連續(xù)，但rw和zi一定是連著的。zi段和rw段中的數(shù)據(jù)其實(shí)可以是rw屬性。

| Image$$RO$$Base| |Image$$RO$$Limit| |Image$$RW$$Base| |Image$$ZI$$Base| |Image$$ZI$$Limit|這幾個變量是編譯器通知的，我們在 makefile文件中可以看到它們的值。它們指示了在運(yùn)行域中各個輸出段所處的地址空間，| Image$$RO$$Base| 就是ro段在運(yùn)行域中的起始地址，|Image$$RO$$Limit| 是ro段在運(yùn)行域中的截止地址，其它依次類推。我們可以在linker的output中指定，在 simple模式中，ro base對應(yīng)的就是| Image$$RO$$Base|，rw base 對應(yīng)的是|Image$$RW$$Base|，由于rw和zi相連，|Image$$ZI$$Base| 就等于|Image$$RW$$limit|。其它的值都是編譯器自動計算出來的。

下面是2410啟動代碼的搬運(yùn)部分，我給出注釋:

BaseOfROM DCD |Image$$RO$$Base|

TopOfROM DCD |Image$$RO$$Limit|

BaseOfBSS DCD |Image$$RW$$Base|

BaseOfZero DCD |Image$$ZI$$Base|

EndOfBSS DCD |Image$$ZI$$Limit|

adr r0, ResetEntry; ResetEntry是復(fù)位運(yùn)行時域的起始地址，在boot nand中一般是0

ldr r2, BaseOfROM;

cmp r0, r2

ldreq r0, TopOfROM;TopOfROM=0x30001de0，代碼段地址的結(jié)束

beq InitRam

ldr r3, TopOfROM

；part 1，通過比較，將ro搬到sdram里，搬到的目的地址從 | Image$$RO$$Base| 開始，到|Image$$RO$$Limit|結(jié)束

0

ldmia r0!, {r4-r7} ;將r0值作為地址處（ResetEntry）連續(xù)的4個32位數(shù)依次轉(zhuǎn)入r4，r5，r6，r7；同時r0增加。

stmia r2!, {r4-r7};將r4，r5，r6，r7的值依次存入|Image$$RO$$Base|地址處；同時r2增加。

cmp r2, r3

bcc %B0;

；part 2，搬rw段到sdram，目的地址從|Image$$RW$$Base| 開始，到|Image$$ZI$$Base|結(jié)束

sub r2, r2, r3;r2=0 ;上面拷貝時每次拷貝4個雙字（32位）大小，但是RO段大小不一定是4的整數(shù)倍，所以可能多拷貝了幾個雙字大小，r2-r3得到多拷貝的個數(shù)

sub r0, r0, r2 ;r0-(r2-r3)可以使r0指向在boot nand中RO的結(jié)束地址

InitRam ;carry rw to baseofBSS

ldr r2, BaseOfBSS ;TopOfROM=0x30001de0,baseofrw

ldr r3, BaseOfZero ;BaseOfZero=0x30001de0

0

cmp r2, r3

ldrcc r1, [r0], #4

strcc r1, [r2], #4

bcc %B0

；part 3，將sdram zi初始化為0，地址從|Image$$ZI$$Base|到|Image$$ZI$$Limit|

mov r0, #0;init 0

ldr r3, EndOfBSS;EndOfBSS=30001e40

1

cmp r2, r3

strcc r0, [r2], #4

bcc %B1

至此三個輸出段組成(RO,RW,ZI)拷貝和初始化結(jié)束。                          

RO段、RW段和ZI段       

學(xué)ARM。這些必須要懂：一直以來對于ARM體系中所描述的RO，RW和ZI數(shù)據(jù)存在似是而非的理解，這段時間對其仔細(xì)了解了一番，發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律，理解了一些以前書本上有的但是不理解的東西，我想應(yīng)該有不少人也有和我同樣的困惑，因此將我的一些關(guān)于RO，RW和ZI的理解寫出來，希望能對大家有所幫助。

要了解RO，RW和ZI需要首先了解以下知識：

ARM程序的組成

此處所說的“ARM程序”是指在ARM系統(tǒng)中正在執(zhí)行的程序，而非保存在ROM中的bin映像（image）文件，這一點(diǎn)清注意區(qū)別。

一個ARM程序包含3部分：RO，RW和ZI

RO是程序中的指令和常量

RW是程序中的已初始化變量

ZI是程序中的未初始化的變量

由以上3點(diǎn)說明可以理解為：

RO就是readonly，

RW就是read/write，

ZI就是zero

ARM映像文件的組成

所謂ARM映像文件就是指燒錄到ROM中的bin文件，也成為image文件。以下用Image文件來稱呼它。

Image文件包含了RO和RW數(shù)據(jù)。

之所以Image文件不包含ZI數(shù)據(jù)，是因為ZI數(shù)據(jù)都是0，沒必要包含，只要程序運(yùn)行之前將ZI數(shù)據(jù)所在的區(qū)域一律清零即可。包含進(jìn)去反而浪費(fèi)存儲空間。

Q：為什么Image中必須包含RO和RW？

A：因為RO中的指令和常量以及RW中初始化過的變量是不能像ZI那樣“無中生有”的。

ARM程序的執(zhí)行過程

從以上兩點(diǎn)可以知道，燒錄到ROM中的image文件與實(shí)際運(yùn)行時的ARM程序之間并不是完全一樣的。因此就有必要了解ARM程序是如何從ROM中的image到達(dá)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的。

實(shí)際上，RO中的指令至少應(yīng)該有這樣的功能：

1. 將RW從ROM中搬到RAM中，因為RW是變量，變量不能存在ROM中。

2. 將ZI所在的RAM區(qū)域全部清零，因為ZI區(qū)域并不在Image中，所以需要程序根據(jù)編譯器給出的ZI地址及大小來將相應(yīng)得RAM區(qū)域清零。ZI中也是變量，同理：變量不能存在ROM中

在程序運(yùn)行的最初階段，RO中的指令完成了這兩項工作后C程序才能正常訪問變量。否則只能運(yùn)行不含變量的代碼。