ARM系列之RO、RW、ZI的分布及說明
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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系統中正在執行的程序，而非保存在ROM中的bin映像（image）文件，這一點清注意區別。
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，也稱為image文件。以下用Image文件來稱呼它。
Image文件包含了RO和RW數據。之所以Image文件不包含ZI數據，是因為ZI數據都是0，沒必要包含，只要程序運行之前將ZI數據所在的區域一律清零即可。包含進去反而浪費存儲空間。
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程序的執行過程
從以上兩點可以知道，燒錄到ROM中的image文件與實際運行時的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到達實際運行狀態的。
實際上，RO中的指令至少應該有這樣的功能：
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區域全部清零，因為ZI區域并不在Image中，所以需要程序根據編譯器給出的ZI地址及大小來將相應得RAM區域清零。ZI中也是變量，同理：變量不能存在ROM中
在程序運行的最初階段，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。否則只能運行不含變量的代碼。
說了上面的可能還是有些迷糊，RO，RW和ZI到底是什么，下面我將給出幾個例子，最直觀的來說明RO，RW，ZI在C中是什么意思。
1、RO
看下面兩段程序，他們之間差了一條語句，這條語句就是聲明一個字符常量。因此按照我們之前說的，他們之間應該只會在RO數據中相差一個字節（字符常量為1字節）。
Prog1：
#include
void main(void)
{
;
}
Prog2：
#include
const char a = 5；
void main(void)
{
;
}
Prog1編譯出來后的信息如下：
=================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 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編譯出來后的信息如下：
=================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 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)
=================================================
以上兩個程序編譯出來后的信息可以看出：
Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data兩類數據。他們的唯一區別就是Prog2的RO Data比Prog1多了1個字節。這正和之前的推測一致。
如果增加的是一條指令而不是一個常量，則結果應該是Code數據大小有差別。
2、RW
同樣再看兩個程序，他們之間只相差一個“已初始化的變量”，按照之前所講的，已初始化的變量應該是算在RW中的，所以兩個程序之間應該是RW大小有區別。
Prog3：
#include
void main(void)
{
;
}
Prog4：
#include
char a = 5；
void main(void)
{
;
}
Prog3編譯出來后的信息如下：
==================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 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編譯出來后的信息如下：
==================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 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之間確實只有RW Data之間相差了1個字節，這個字節正是被初始化過的一個字符型變量“a”所引起的。
3、ZI
再看兩個程序，他們之間的差別是一個未初始化的變量“a”，從之前的了解中，應該可以推測，這兩個程序之間應該只有ZI大小有差別。
Prog3：
#include
void main(void)
{
;
}
Prog4：
#include
char a；
void main(void)
{
;
}
Prog3編譯出來后的信息如下：
====================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 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編譯出來后的信息如下：
====================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 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)
====================================================
編譯的結果完全符合推測，只有ZI數據相差了1個字節。這個字節正是未初始化的一個字符型變量“a”所引起的。
注意：如果一個變量被初始化為0，則該變量的處理方法與未初始化華變量一樣放在ZI區域。
即：ARM C程序中，所有的未初始化變量都會被自動初始化為0。
總結：
1、 C中的指令以及常量被編譯后是RO類型數據。
2、 C中的未被初始化或初始化為0的變量編譯后是ZI類型數據。
3、 C中的已被初始化成非0值的變量編譯后市RW類型數據。
附：
程序的編譯命令（假定C程序名為tst.c）：
armcc -c -o tst.o tst.c
armlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o
編譯后的信息就在aa.map文件中。
ROM主要指：NAND Flash，Nor Flash
RAM主要指：PSRAM，SDRAM，SRAM，DDRAM
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Image$$??$$Limit 的含義
對于剛學習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|。
使用的調試軟件為ADS1.2，當我們把程序編寫好以后，就要進行編譯和鏈接了，在ADS1.2中選擇MAKE按鈕，會出現一個Errors and Warnings 的對話框，在該欄中顯示編譯和鏈接的結果，如果沒有錯誤，在文件的最后應該能看到Image component sizes，后面緊跟的依次是Code，RO Data ，RW Data ，ZI Data ，Debug 各個項目的字節數，最后會有他們的一個統計數據：
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)
后面的字節數是根據用戶不同的程序而來的，下面就以上面的數據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，下面應該有一個地址，我這里是0x0c100000，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,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）
=0x0c2042bc
加點自己的補充：
RO 是code +RO Data ，RO data應該是const聲明的常量
下載到固件中的代碼包括RO和RW，ZI主要被malloc 函數用到，還有這些概念和堆棧的聯系，malloc聲明的變量在heap（堆）中，stack（棧）是用來存放臨時變量的。
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一般而言，一個程序包括只讀的代碼段和可讀寫的數據段。在ARM的集成開發環境中，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，運行時域是指程序執行時的狀態。對于比較簡單的情況，可以在ADS集成開發環境的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重定向后的存儲器分布情況進行。在引導程序完成初始化的任務后，應該把主程序轉移到RAM中去運行，以加快系統的運行速度。
什么是arm的映像文件，arm映像文件其實就是可執行文件，包括bin或hex兩種格式，可以直接燒到rom里執行。在axd調試過程中，我們調試的是axf文件，其實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域，它又分為加載域和運行域。加載域就是映像文件被靜態存放的工作區域，一般來說flash里的 整個bin文件所在的地址空間就是加載域，當然在程序一般都不會放在 flash里執行，一般都會搬到sdram里運行工作，它們在被搬到sdram里工作所處的地址空間就是運行域。
我們輸入的代碼，一般有代碼部分和數據部分，這就是所謂的輸入段，經過編譯后就變成了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。在運行域中這些輸出段并不連續，但rw和zi一定是連著的。zi段和rw段中的數據其實可以是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。它們指示了在運行域中各個輸出段所處的地址空間。| Image$$RO$$Base| 就是ro段在運行域中的起始地址，|Image$$RO$$Limit| 是ro段在運行域中的截止地址。其它依次類推。我們可以在linker的output中指定，在 simple模式中，ro base對應的就是| Image$$RO$$Base|，rw base 對應的是|Image$$RW$$Base|，由于rw和zi相連，|Image$$ZI$$Base| 就等于|Image$$ZI$$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是復位運行時域的起始地址，在bootnand中一般是0
ldr r2, BaseOfROM;
cmp r0, r2
ldreq r0, TopOfROM;TopOfROM=0x30001de0，代碼段地址的結束
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|結束
0
ldmia r0!, {r4-r7}
stmia r2!, {r4-r7}
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|結束
sub r2, r2, r3;r2=0
sub r0, r0, r2
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
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一 概述
Scatter file (分散加載描述文件)用于armlink的輸入參數，他指定映像文件內部各區域的download與運行時位置。Armlink將會根據scatter file生成一些區域相關的符號，他們是全局的供用戶建立運行時環境時使用。（注意：當使用了scatter file 時將不會生成以下符號 Image$$RW$$Base, Image$$RW$$Limit, Image$$RO$$Base, Image$$RO$$Limit, Image$$ZI$$Base, and Image$$ZI$$Limit）
二 什么時候使用scatter file
當然首要的條件是你在利用ADS進行項目開發，下面我們看看更具體的一些情況。
1存在復雜的地址映射：例如代碼和數據需要分開放在在多個區域。
2存在多種存儲器類型：例如包含 Flash,ROM,SDRAM,快速SRAM。我們根據代碼與數據的特性把他們放在不同的存儲器中，比如中斷處理部分放在快速SRAM內部來提高響應速度，而把不常用到的代碼放到速度比較慢的Flash內。
3函數的地址固定定位：可以利用Scatter file實現把某個函數放在固定地址，而不管其應用程序是否已經改變或重新編譯。
4利用符號確定堆與堆棧：
5內存映射的IO：采用scatter file可以實現把某個數據段放在精確的地指處。
因此對于嵌入式系統來說scatter file是必不可少的，因為嵌入式系統采用了ROM，RAM，和內存映射的IO。
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