嵌入式linux开发 (二十七) 存储管理(1)从flash到内存

本文主要是介绍嵌入式linux开发 (二十七) 存储管理(1)从flash到内存，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

• 本文主要参考代码

• 执行方式

嵌入式系统中代码的执行方式主要有3种：1.完全映射（fully shadowed）。嵌入式系统程序运行时，将所有的代码从非易失存储器（Flash、ROM等）复制到RAM中运行。例子:s3c2440的nandflash和i.mx6ull的sd卡2.按需分页（demand paging）。只复制部分代码到RAM中。这种方法对RAM中的页进行导入导出管理，如果访问位于虚存中但不在物理RAM中会产生页错误，这时才将代码和数据映射到RAM中。例子:linux系统对于可执行程序的加载3.eXecute In Place (XIP)。在系统启动时，不将代码复制到RAM，而是直接在非易失性存储位置执行。RAM中只存放需要不断变化的数据部分例子:stm32的主flash 及s3c2440的norflash

• 问题:

代码中有变化部分和不变化部分,所以代码可以分割?如果可以,怎么分割?代码中 分割成 .code .ro-data .data .bss .heap .stack二进制文件中 分割 成 .code .ro-data .data内存中 分割成 .code .ro-data .data .bss .heap .stack
分割出来的代码怎么实现完全映射?.code .ro-data .data 复制到ram.bss 清0.stack 设置SP.heap 设置
分割出来的代码怎么实现XIP?XIP 指的是可以在 flash 取指令,然后执行,栈还是放在 ram 中的pc 顺序指向调用函数时使用.stack

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• 为什么要做内存分段

方便编码

• hex 文件与反汇编对照

反汇编文件
87800000 <_start>:
87800000:   e10f0000    mrs r0, CPSR
87800004:   e3c0001f    bic r0, r0, #31
87800008:   e3800013    orr r0, r0, #19
8780000c:   e129f000    msr CPSR_fc, r0在 hex文件
:020000048780F3
:10000000 00000FE1 1F00C0E3 130080E3 00F029E1 CE高字节 e1 放在了 高地址, 小端. // dis(反汇编) 文件中也有显示 是小端
ARM默认设置为小端格式led 中的段位置的放置 是有道理的
SECTIONS {. = 0X87800000;.text :{start.o*(.text)}.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata)}.data ALIGN(4) : {*(.data)}__bss_start=.;.bss ALIGN(4) : {*(.bss) *(COMMON)}__bss_end=.;
}一开始必定是 .text 段(RO)
然后还是RO的 .rodata (由const修饰的全局变量)
// 两个RO放在一起,方便一起拷贝(因为有时候有一起拷贝的必要?)
然后 .data (在二进制文件中)然后是.bss(.bss 不在二进制文件中,但是占用地址,为了不让.bss占二进制文件的空间,所以将其放在最后面.并省略这个段)

• 段在文件及内存中的表现形式

-----------------在二进制文件中.text段 为RO,.text 段有相对地址(相对PC),.text 段中有可能有绝对地址,是因为可能使用了地址相关汇编代码(不是C代码)
.rodata 段 为RO, 紧紧挨着 .text段. 在 .text段中如果有对 const变量的引用,引用的不是地址,是 值
.data 段 为RW, 紧紧挨着 .rodata段. 在 .text段中如果有对 data变量的引用,引用的是地址
.bss 段 为RW , 不存在于 二进制文件中. 在 .text段中如果有对 bss变量的引用,引用的是地址,但是可以确定.bss开始与结束的地址及每个bss变量的地址.stack 段, 不存在于二进制文件中.
.heap段, 不存在于二进制文件中.-----------------怎么讲二进制文件拷贝到内存中,并做好内存环境配置1. 对于.text 段. 一定要拷贝到对应的地址上去.因为.text中有可能使用了地址相关汇编代码
2. 对于.rodata 段.其实可以不用拷贝,因为.rodata 的值已经在 .text 中了.
3. 对于.data 段.需要拷贝到对应的地址上去,因为 .text 中要引用 data变量的地址
4. 对于 bss 段, 因为二进制文件中没有,但是.text中会对其变量地址引用 .所以 每个变量的地址,每个变量都要初始化为0. 要在内存中,从段的起始到结束,设置为0.5. 对于stack 段,因为 代码调用 实际上被编译成了 push pop 指令,所以函数实质就是 压栈弹栈.虽然PC一直指向.text段,但是运行时的状态是在.stack段.. 那么栈空间肯定要设置.栈空间的设置只需要初始化SP指针即可. 另外,栈的类型(先增,后增,先减,后减)由具体芯片定义.// 如果对应做菜, 可以这么说 .text是菜谱 , .ro-data 是厨具(不变的数据) , .data和.bss 是菜,.heap段 是个大菜 ,菜谱中有搅拌的动作(类似于代码中有出栈入栈的动作) 
// 也就是说一般菜谱中都会有搅拌的动作,也就是说一般情况下,代码在执行过程中会有出栈入栈的动作.6. 对于 heap 段,一般用来存储数据.如果要使用动态内存,则肯定要用初始化heap ,即,找一块内存,将该内存用数据结构进行管理,malloc和free的时候其实本质也是对数据结构的管理-----------------在内存中.text段 为RO,.text 段有相对地址(相对PC),.text 段中有可能有绝对地址,是因为可能使用了地址相关汇编码(不是C代码)
.rodata 段 为RO, 紧紧挨着 .text段. 在 .text段中如果有对 const变量的引用,引用的不是地址,是 值
.data 段 为RW, 紧紧挨着 .rodata段. 在 .text段中如果有对 data变量的引用,引用的是地址
.bss 段 为RW , 紧紧挨着 .data段. 在 .text段中如果有对 bss变量的引用,引用的是地址.stack 段一般 为 高地址->低地址 发展,往.heap发展,不和.text .rodata .data .bss 段重复
.heap 段一般为 低地址->高地址 发展, 往.stack发展,不和.text .rodata .data .bss 段重复// https://www.bravegnu.org/gnu-eprog/c-startup.html

段有哪些

• elf 文件中

$ readelf -S ledc.elf 
There are 11 section headers, starting at offset 0x8320:Section Headers:[Nr] Name              Type            Addr     Off    Size   ES Flg Lk Inf Al[ 0]                   NULL            00000000 000000 000000 00      0   0  0[ 1] .text             PROGBITS        87800000 008000 000158 00  AX  0   0  4[ 2] .text.startup     PROGBITS        87800158 008158 0000f8 00  AX  0   0  4[ 3] .rodata           PROGBITS        87800250 008250 000004 00   A  0   0  4[ 4] .data             PROGBITS        87800254 008254 000004 00  WA  0   0  4[ 5] .bss              NOBITS          87800258 008258 00000c 00  WA  0   0  4[ 6] .comment          PROGBITS        00000000 008258 000046 01  MS  0   0  1[ 7] .ARM.attributes   ARM_ATTRIBUTES  00000000 00829e 000027 00      0   0  1[ 8] .shstrtab         STRTAB          00000000 0082c5 00005b 00      0   0  1[ 9] .symtab           SYMTAB          00000000 0084d8 000310 10     10  30  4[10] .strtab           STRTAB          00000000 0087e8 0000f2 00      0   0  1
Key to Flags:W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)

• elf 文件反汇编出来的dis文件中

.text
.text.startup
.rodata
.data
.bss
.comment
.ARM.attributes

• bin 文件中 (最终只有bin文件被烧写到flash中)

.text
.text.startup // 和-O2 有关系 https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=126964// 如果用-O0 或者-O1编译,是没有.text.startup 段的
.rodata
.data

这篇关于嵌入式linux开发 (二十七) 存储管理(1)从flash到内存的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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