关于IAR编译器在编译链接的时候一些知识的收集

摘要：

当系统中，只有一个程序时，可以直接从起始地址开始运行；但当系统中有两个程序时，例如带bootloader的系统，则应用程序的运行需要通过bootloader跳转，和bootloader相比，应用程序的地址和中断向量表地址都发生改变，如何告诉编译器来分配bootloader和应用程序在flash中的地址以及如何告诉CPU中断表向表的位置，是本文讨论的主要内容。

简介：

1、如何设置bootloader和user app的程序地址

首先我们来看看IAR下LPC2478的分散加载文件：LPC2478_Flash.icf

/*-Specials-*/
define symbol__ICFEDIT_intvec_start__ = 0x00000000;//中断向量表的起始地址
/*-MemoryRegions-*/
define symbol__ICFEDIT_region_ROM_start__ = 0x00000044; //程序ROM起始地址
define symbol__ICFEDIT_region_ROM_end__ =0x0007FFFF;
define symbol__ICFEDIT_region_RAM_start__ = 0x40000000; //数据RAM的起始地址
define symbol__ICFEDIT_region_RAM_end__ =0x4000FFFF;

/*-Sizes-*/
define symbol__ICFEDIT_size_cstack__ = 0x100;
define symbol__ICFEDIT_size_svcstack__ = 0x100;
define symbol__ICFEDIT_size_irqstack__ = 0x100;
define symbol__ICFEDIT_size_fiqstack__ = 0x40;
define symbol__ICFEDIT_size_undstack__ = 0x40;
define symbol__ICFEDIT_size_abtstack__ = 0x40;
define symbol__ICFEDIT_size_heap__ = 0x1000;
/**** End ofICF editor section. ###ICF###*/
从上面可以看出，中断向量表是放在起始地址0处的，它占64个字节，从0x44开始存放用户程序，保证用户程序不占用中断向量表的空间；这是bootloader的设置。

理解了地址设置的方法，user app的地址就好办了：

比如说，bootloader在0x0~0x4000，那么用户程序为了保证不覆盖bootloader，则应该从0x4000开始，我们作如下设置

/*###ICF###Section handled by ICF editor, don't touch! ****/
/*-Editorannotation file-*/
/*IcfEditorFile="$TOOLKIT_DIR$/config/ide/IcfEditor/a_v1_0.xml" */
/*-Specials-*/
define symbol__ICFEDIT_intvec_start__ = 0x00004000; //中断向量表的起始地址
/*-MemoryRegions-*/
define symbol__ICFEDIT_region_ROM_start__ = 0x00004044;//程序ROM起始地址
define symbol__ICFEDIT_region_ROM_end__ =0x0007FFFF;
define symbol__ICFEDIT_region_RAM_start__ = 0x40000040;//数据RAM的起始地址 为什么要空出0x40，后面再解释
define symbol__ICFEDIT_region_RAM_end__ =0x4000FFFF;

/*-Sizes-*/
define symbol__ICFEDIT_size_cstack__ = 0x100;
define symbol__ICFEDIT_size_svcstack__ = 0x100;
define symbol__ICFEDIT_size_irqstack__ = 0x100;
define symbol__ICFEDIT_size_fiqstack__ = 0x40;
define symbol__ICFEDIT_size_undstack__ = 0x40;
define symbol__ICFEDIT_size_abtstack__ = 0x40;
define symbol__ICFEDIT_size_heap__ = 0x1000;
/**** End ofICF editor section. ###ICF###*/
地址是设置好了，我们分别编译bootloader和user app，并下载到目标系统中去运行，程序真的跑起来了，说明地址设置是正确的，可是一用中断，程序就死掉了，这是怎么回事呢。

原来，user app中的中断向量表在0x4000，CPU中断不会跳转到这里来，而是跳转到0x0，0x0是bootloader的中断向量表，当然会出错，那么如何设置user app的中断向量表呢。

2、如何设置bootloader和user app的中断向量表

在lpc系列AR7的中断向量表，它不像STM32(cortex-m3)那样可以通过 NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x4000); 来设置，它的中断向量表只能是几个固定的位置：

这里我们可以将中断向量表映射到RAM中（RAM起始地址0x40000000~0x400000040），然后在0x4000处将中断向量表复制到RAM里，那么这样就能正常中断了，在user app初始化时，加入如下代码:

//将向量表复制到内存
//注意在分散加载文件中将内存:0x40000000~0x40000000+16*4.保留.
if(1)
{
memcpy((BYTE *)0x40000000, (BYTE*)0x4000,16*4);
MEMMAP = 0x02; //中断向量表设置在RAM中
}
为了保证RAM址0x40000000~0x400000040不被程序占用，在ICF文件中的 define symbol__ICFEDIT_region_RAM_start__ = 0x40000040; 而不是0x40000000了。

结语：

对于不是在起始地址运行的程序，除了修改分散加载文件中的起始地址外，还需要注意中断向量表，否则系统将不能正常的工作。

程序固化后运行方式：
程序开始运行后需要将RW 和ZI段搬移到RAM中去，程序下载进Flash中以后，上电后是怎样将RW ZI断搬移到RAM中去的？注意IAR和ADS在进行完.s文件的初始化以后都不是直接跳转到main函数去执行，IAR是跳转到?main中而ADS是跳转到__main函数中，在这些函数中根据icf文件的配置，将RW和ZI段搬移到icf文件规定的RAM区域中。如果程序的运行时域是在片外RAM中，那程序是在什么时候对片外RAM控制器进行初始化呢？因为.s文件的开始部分是CODE
RO的，不需要RAM空间，所以可以在.s文件中对片外RAM进行配置。还有一个问题，这个问题是在硬件设计时必须注意的，如果需要程序固化在外部Flash中，必须注意外接的Flash必须是片子上电后默认片外总线就支持的片子。
程序在RAM中调试的运行方式
为了调试的方便，程序有时候是不需要下载进flash进行调试，而是直接在RAM中运行，将icf文件中的ROM 和RAM地址都设成硬件RAM的地址，将Flashloader的使能关掉，那么程序就运行在RAM中了。但是问题又产生了，因为有时我们想在外部RAM中调试代码，所以片外RAM控制器需要在代码下载进RAM之前进行初始化，怎么能够实现呢？IAR是通过.mac文件实现的。在程序下载之前先执行了。mac文件中的程序，下面是一个例子
execUserFlashInit()

{

__writeMemory32(0x1000ffef, 0xffe00000 , "Memory");

__writeMemory32(0x0f000114, 0xE002C014, "Memory");

}
该例子是lpc初始化外部RAM的例子。配置好了外部RAM就可以在里面跑代码了。
程序的IAR下载
1. 文件在片内Flash中下载运行
这是最简单也是最常用的方式，一般的ARM芯片都会带有片内Flash，IAR会通过Flashloader将二进制的可执行文件下载到Flash中。下载的方式如下：如果要将程序B下载到片子里，IAR先将一个程序A（IAR事先编好的程序）下载到片内的RAM中，然后利用这个程序A通过JTAG和Flashloader交互完成程序B的下载。
2. 文件在片外Flash中下载
IAR下载进RAM中的程序A必须支持片外的Flash，他能够完成片外Flash的擦除。往往这个程序需要自己写。像HJTAG的下载机制也是这样，HJTAG中列举了很多HJTAG支持的芯片，所谓支持就是HJTAG很有这些芯片的A程序。在HJTAG中必须要指定程序A将要下载到的RAM的地址，而且这个地址的RAM必须是可用的，比如如果用的片外SDRAM的话就必须初始化SDRAM控制器。这在HJTAG的Init
Script中完成、在IAR的mac文件中完成。
3. 文件在片内RAM中下载 、文件在片外RAM中下载
由于这两种方式不需要Flashloader的参与，这时程序的加载时域和运行时域是相同的，程序运行后不涉及程序的搬移，所以只要给IAR指定运行时域的RAM地址就行了，如果是内部RAM，那非常省事，直接在icf文件中将地址都设置成内部RAM就行，如果是外部RAM那么在mac文件中初始化外部SDRAM控制器或者其他的RAM，然后IAR就可以完成将程序放在已经初始化好的外部RAM里，并运行。

1.首先说说什么是icf文件（即ILINK链接器的配置文件）的作用，其实在IAR5.x之前，IAR是采用的叫XLINK的链接器（它相应的配置文件为xcl文件），5.x之后才采用了新版ILINK链接器，所以咱们开发Kinetis的IAR6.x自然也采用的是ILINK链接器，配置文件为icf文件，咳咳，如果有人问什么是链接器，先谷歌一下补补，我这里就引用IAR官方手册里的一句话简要说明一下什么是链接器及其相应配置文件的作用吧：
”EWARM 5.xx 中的链接器称为ILINK。ILINK 可以从ELF/DWARF 格式的目标文件中提取代码和数据， 并生成可执行的输出镜像。对于 ELF/DWARF 格式而言，基本的链接单元是section，section 的类型有code和data，属性可以是readonly （ro），readwrite （rw）和zeroinit（zi）。ILINK 根据 ILINK Configuration File（*.icf）来分配和定位这些sections。“
2.简单的概括icf的文件，其主要包括以下几个内容，即：
（1）可编址的存储空间（memory）；
（2）不同的存储地址区域（region）；
（3）不同的地址块（block）；
（4）section的初始化与否；
（5）section在存储空间的放置。
上面几点内容，如果你对照实际icf文件都会找得到，建议大家尝试下，会让你受益匪浅的。
3.对于icf文件使用的常用命令，在网上早已有人贴出来了，随意即可搜到，这里省去麻烦，我也贴出来自己学的时候记下来的命令用法，建议通读一遍：
（1）define [ exported ] symbol name = expr;
作用：指定某个符号的值。
参数：
exported 导出该symbol，使其对可执行镜像可用
name 符号名
expr 符号值
举例：
define symbolRAM_START_ADDRESS = 0x40000000;
define symbolRAM_END_ADDRESS = 0x4000FFFF;
-------------------------------------------------------------------
（2）define memory name with size = expr [, unit-size];
作用：
定义一个可编址的存储地址空间（memory）。
参数：
name memory的名称
expr 地址空间的大小
unit-sizeexpr的单位，可以是位（unitbitsize），缺省是字节（unitbytesize）
举例：
define memoryMEM with size = 4G;
-----------------------------------------------------------------
（3）define region name = region-expr;
作用：
定义一个存储地址区域（region）。一个区域可由一个或多个范围组成，每个范围内地址必须连续，但几个范围之间不必是连续的。
参数：
name region的名称
region-exprmemory:[from expr { to expr | size expr}]，可以定义起止范围，也可以定义起始地址和region的大小
举例：
define regionROM = MEM:[from 0x0 size 0x10000];

define regionROM = MEM:[from 0x0 to 0xFFFF];

---------------------------------------------------------------------------------------------
（4）
define blockname [ with param, param... ]
{
extended-selectors
};
作用： 定义一个地址块（block）；它可以是个只保留指定大小的地址空间的空块，比如栈、堆；也可以包含一系列的sections，由extended-selectors 选择。
参数：
name block 的名称
param 可以是： size = expr （块的大小）
maximum size= expr （块大小的上限）
alignment =expr （最小对齐字节数）
fixedorder （按照固定顺序放置sections）
extended-selector [ first | last ] { section-selector | blockname | overlay name }
first 最先存放
last 最后存放
section-selector[ section-attribute ][ section sectionname ][object filename ]
section-attribute[ readonly [ code | data ] | readwrite [ code | data ] | zeroinit ]
sectionname section的名称
filename 目标文件的名称
name block或overlay的名称
注：这里可以按照section的属性，名称及其所在目标文件这三个过滤条件中，任意选取一个条件或多个条件进行组合，来圈定所要求的sections。
举例：
define blockHEAP with size = 0x1000, alignment = 4 { };

define blockMYBLOCK1 = { section mysection1, section mysection2, readwrite };

define blockMYBLOCK2 = { readwrite object myfile2.o };

define blockMYBLOCK3 = { readonly code object myfile3.o };

（5）
initialize {by copy | manually } [ with param, param... ]
{
section-selectors
};
作用： 初始化sections
参数：
by copy 在程序启动时自动执行初始化
manually 在程序启动时不自动执行初始化
param 可以是： packing = { none | compress1 |compress2 | auto } copy routine = functionname
packing表示是否压缩数据，缺省是auto
functionname表示是否使用自己的拷贝函数来取代缺省的拷贝函数
section-selector同上
举例：
initialize bycopy { readwrite };
--------------------------------------------------------------
（6）
do notinitialize
{
section-selectors
};
作用： 规定在程序启动时不需要初始化的sections；一般用于__no_init 声明的变量段（.noinit）
参数：
section-selector 同上
举例：
do notinitialize { .noinit };
（7）
place at {address memory [:expr] | start of region_expr | end of region_expr }
{
extended-selectors
};
作用： 把section或 block 放置在某个具体的起始地址处，或者一个region 的开始或结束处
参数：
memory memory 的名称
expr 地址值，该地址必须在 memory 所定义的范围内
region_expr region 的名称
extended-selector 同上
举例：
place at endof ROM { section .checksum };
place ataddress MEM:0x0 { section .intvec };
place ataddress MEM:0x1000 { section .text object myfile.o };
place ataddress MEM:0x1000 { readonly object myfile.o };
place ataddress MEM:0x1000 { readonly data object myfile.o };
（8）
place inregion-expr
{
extended-selectors
};
作用： 把section或 block （按任意顺序）放置在某个region 中
参数：
region-expr region 的名称
extended-selector 同上
举例：
place in ROM{ readonly };
place in RAM{ readwrite };
place in RAM{ block HEAP, block CSTACK, block IRQ_STACK };
place in ROM{ section .text object myfile.o };
place in ROM{ readonly object myfile.o };
place in ROM{ readonly data object myfile.o };
下面为系统预定义（即你是找不到其定义的，所以不要浪费时间去找了，呵呵）的section和block描述，上图：

4.相关命令知晓了，也就是大好基础了，下面就俺就根据上面个的指令独家解析下飞思卡尔提供的Kinetis例程包里自带的icf配置文件，以512KB_Pflash.icf为例介绍一下（当初自己上传的开发框架代码里没有作相关注释，这里就算是补充了吧，哈哈）：
（1）首先找到该文件，打开（咳咳，虽然这步算是废话，不过为了严谨，还是不能少的，呵呵），采用从上到下的顺序解读；
（2）

先定义了一些可读性的符号，包括异常向量表的起始地址，ROM、RAM 的起止地址和堆、栈的大小等（该地址分配我们可以在Kinetis的datasheet里找到），以前缀__ICFEDIT_开头的符号是由图形化编辑工具 ICF Editor自动定义的，可能会有些人不懂，其实上面部分代码是体现在IAR的Options->Linker选项里的（自己去探索一下即可发现）。
（3）

这部分仍然是定义一些符号，由Kinetis的内存映射可以知道，其实其内部是由两部分RAM块组成的，所以第一步出现RAM_start这一步出现了RAM2_start，另外也定义了中断向量表在ROM中的地址和在RAM中的地址。code_start定义为0x00000410是紧邻前面向量表的，也就是说向量表占用了0x00000410大小的空间。
（4）

到了这一步就设计到具体操作内容了，32位地址总线选址4G空间，然后定义了kinetis（512k型号的哈）的ROM区的地址范围和RAM区（含RAM1和RAM2）的地址范围。接着下面定义了堆和栈的属性，8字节对齐方式，大小为前面定义的大小即分别为0x1000和0x200。
（5）

对属性为readwrite的sections，.data和.textrw的sections不自动初始化，对.noinit属性的sections（即用__no_init修饰的全局和静态变量），定义重定位代码区为.textrw_init，定义重定位RAM区为.textrw。
（6）

对所有的sections 和 blocks 在地址空间中所处的位置进行了配置。首先将只读的异常向量表.intvec放置在_intvec_start地址处（前面已定义），然后将余下的只读sections以任意顺序存放在ROM_region中，将可读写的sections和栈、堆这些blocks以任意顺序存放在RAM_region中。
呼呼，今晚工作量有点大，没想到一写就写了这么多，哈哈，终于又找到”文思泉涌“的赶脚了。自己该收收工了，规划下这个五一该怎么玩了，大好时光不能浪费了，大家五一快乐，呵呵。未完待续