一直以来对于ARM体系中所描述的RO,RW和ZI数据存在似是而非的理解,这段时间对其仔细了解了一番,发现了一些规律,理解了一些以前书本上有的但是不理解的东西,我想应该有不少人也有和我同样的困惑,因此将我的一些关于RO,RW和ZI的理解写出来,希望能对大家有所帮助。
要了解RO,RW和ZI需要首先了解以下知识: ARM程序的组成此处所说的“ARM程序”是指在ARM系统中正在执行的程序,而非保存在ROM中的bin映像(image)文件,这一点清注意区别。一个ARM程序包含3部分:RO,RW和ZIRO是程序中的指令和常量RW是程序中的已初始化变量ZI是程序中的未初始化的变量由以上3点说明可以理解为:RO就是readonly,RW就是read/write,ZI就是zero ARM映像文件的组成所谓ARM映像文件就是指烧录到ROM中的bin文件,也成为image文件。以下用Image文件来称呼它。Image文件包含了RO和RW数据。之所以Image文件不包含ZI数据,是因为ZI数据都是0,没必要包含,只要程序运行之前将ZI数据所在的区域一律清零即可。包含进去反而浪费存储空间。 Q:为什么Image中必须包含RO和RW?A:因为RO中的指令和常量以及RW中初始化过的变量是不能像ZI那样“无中生有”的。ARM程序的执行过程从以上两点可以知道,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。
实际上,RO中的指令至少应该有这样的功能:1. 将RW从ROM中搬到RAM中,因为RW是变量,变量不能存在ROM中。2. 将ZI所在的RAM区域全部清零,因为ZI区域并不在Image中,所以需要程序根据编译器给出的ZI地址及大小来将相应得RAM区域清零。ZI中也是变量,同理:变量不能存在ROM中在程序运行的最初阶段,RO中的指令完成了这两项工作后C程序才能正常访问变量。否则只能运行不含变量的代码。说了上面的可能还是有些迷糊,RO,RW和ZI到底是什么,下面我将给出几个例子,最直观的来说明RO,RW,ZI在C中是什么意思。1; RO看下面两段程序,他们之间差了一条语句,这条语句就是声明一个字符常量。因此按照我们之前说的,他们之间应该只会在RO数据中相差一个字节(字符常量为1字节)。Prog1:#include <stdio.h>void main(void){ ;}Prog2:#include <stdio.h>const char a = 5;void main(void){ ;}Prog1编译出来后的信息如下:================================================================================Code RO Data RW Data ZI Data Debug948 60 0 96 0 Grand Totals================================================================================Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)================================================================================Prog2编译出来后的信息如下:================================================================================Code RO Data RW Data ZI Data Debug948 61 0 96 0 Grand Totals================================================================================Total RO Size(Code + RO Data) 1009 ( 0.99kB)Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)================================================================================以上两个程序编译出来后的信息可以看出:Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data两类数据。他们的唯一区别就是Prog2的RO Data比Prog1多了1个字节。这正和之前的推测一致。如果增加的是一条指令而不是一个常量,则结果应该是Code数据大小有差别。2; RW同样再看两个程序,他们之间只相差一个“已初始化的变量”,按照之前所讲的,已初始化的变量应该是算在RW中的,所以两个程序之间应该是RW大小有区别。Prog3:#include <stdio.h>void main(void){ ;}Prog4:#include <stdio.h>char a = 5;void main(void){ ;}Prog3编译出来后的信息如下:================================================================================Code RO Data RW Data ZI Data Debug948 60 0 96 0 Grand Totals================================================================================Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)================================================================================Prog4编译出来后的信息如下:================================================================================Code RO Data RW Data ZI Data Debug948 60 1 96 0 Grand Totals================================================================================Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)================================================================================可以看出Prog3和Prog4之间确实只有RW Data之间相差了1个字节,这个字节正是被初始化过的一个字符型变量“a”所引起的。3; ZI再看两个程序,他们之间的差别是一个未初始化的变量“a”,从之前的了解中,应该可以推测,这两个程序之间应该只有ZI大小有差别。Prog3:#include <stdio.h>void main(void){ ;}Prog4:#include <stdio.h>char a;void main(void){ ;}Prog3编译出来后的信息如下:================================================================================Code RO Data RW Data ZI Data Debug948 60 0 96 0 Grand Totals================================================================================Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)================================================================================Prog4编译出来后的信息如下:================================================================================Code RO Data RW Data ZI Data Debug948 60 0 97 0 Grand Totals================================================================================Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)================================================================================编译的结果完全符合推测,只有ZI数据相差了1个字节。这个字节正是未初始化的一个字符型变量“a”所引起的。注意:如果一个变量被初始化为0,则该变量的处理方法与未初始化华变量一样放在ZI区域。即:ARM C程序中,所有的未初始化变量都会被自动初始化为0。总结: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。附:程序的编译命令(假定C程序名为tst.c):armcc -c -o tst.o tst.carmlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o编译后的信息就在aa.map文件中。ROM主要指:NAND Flash,Nor FlashRAM主要指:PSRAM,SDRAM,SRAM,DDRAM
Image$$??$$Limit 的含义
对于刚学习ARM的人来说,如果分析它的启动代码,往往不明白下面几个变量的含义:|Image$$RO$$Limit|、|Image$$RW$$Base|、|Image$$ZI$$Base|。
首先申明我使用的调试软件为ADS1.2,当我们把程序编写好以后,就要进行编译和链接了,在ADS1.2中选择MAKE按钮,会出现一个Errors and Warnings 的对话框,在该栏中显示编译和链接的结果,如果没有错误,在文件的最后应该能看到Image component sizes,后面紧跟的依次是Code,RO Data ,RW Data ,ZI Data ,Debug 各个项目的字节数,最后会有他们的一个统计数据:
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)
后面的字节数是根据用户不同的程序而来的,下面就以上面的数据为例来介绍那几个变量的计算。
在ADS的Debug Settings中有一栏是Linker/ARM Linker,在output选项中有一个RO base选项,下面应该有一个地址,我这里是0x0c100000,后面的RW base 地址是0x0c200000,然后在Options选项中有Image entry point ,是一个初始程序的入口地址,我这里是0x0c100000 。
有了上面这些信息我们就可以完全知道这几个变量是怎么来的了:
|Image$$RO$$Base| = Image entry point = 0x0c100000 ;表示程序代码存放的起始地址
|Image$$RO$$Limit|=程序代码起始地址+代码长度+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的倍数,0到55,共56个单元)
=0x0c200037
|Image$$ZI$$Base| = |Image$$RW$$Limit| + 1 =0x0c200038
|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$ZI$$Base| + ZI Data 17028
=0x0c200038 + 0x4284 =0x0c2042bc也可以由此计算:
|Image$$ZI$$Limit| = |Image$$RW$$Base| +TatalRWsize(RWData+ZIData) 17081
=0x0c200000+0x42b9+3(要满足4的倍数)
=0x0c2042bc
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