嵌入式軟件開發之： 進一步存儲器映射考慮事項

　　13.6 進一步存儲器映射考慮事項

　　上一節介紹了如何使用Scatter文件對程序的代碼和數據進行放置。但這些方法只有在外設和堆棧限制在源文件或頭文件中定義好的前提下才能使用。為了增加程序的靈活性，最好在Scatter文件中設置這些信息，本節將介紹這些方法。

　　13.6.1 在Scatter文件中定位目標外設

　　通常情況下，外設寄存器的內存映射地址是在源文件或頭文件中定義的“硬編碼(hard-code)”。但為了增加代碼的可移植性，可以在源文件中聲明一個映射到外設寄存器的結構，并在這個結構在Scatter文件中定位。

　　下面的例子定義了映射32位寄存器的定時器的C結構。

　　struct {

　　volatile unsigned ctrl; /* timer 控制寄存器 */

　　volatile unsigned tmr; /* timer值 */

　　} timer_regs;

　　要把該結構放在存儲器映射的特定地址，需創建一個新的執行區來裝入該結構。

　　下面的例子說明了在Scatter文件中將timer_regs結構定位在0x40000000地址處。

　　ROM_LOAD 0x24000000 0x04000000

　　{

　　; ...

　　TIMER 0x40000000 UNINIT

　　{

　　timer_regs.o (+ZI)

　　}

　　; ...

　　}

　　需要特別注意的是，在應用程序啟動過程中不將這些寄存器的內容初始化為零，因為這些地址對應的是外設寄存器，如果將其初始化為0，很可能改變系統的狀態。必須將執行域的屬性標記為UNINIT，這樣可避免該區中的ZI數據初始化為零。

　　13.6.2 在Scatter文件中放置堆和棧

　　ARM公司建議，在Scatter文件中指定堆和棧的位置。這主要有兩個主要優點：

　　· 有關存儲器映射的所有信息保存在一個文件中;

　　· 改變堆和棧只要求重新鏈接，而不需要重新編譯。

　　1.顯示放置標號

　　為了在Scatter文件中放置堆棧，必須在源文件中定義Scatter文件的參照符號。下面的例子在名為stackheap.s的匯編文件中創建標有stack_base和heap_base的符號。這樣就可以在Scatter文件的執行域中定位每個符號。

　　AREA stacks, DATA, NOINIT

　　EXPORT stack_base

　　stack_base SPACE 1

　　AREA heap, DATA, NOINIT

　　EXPORT heap_base

　　heap_base SPACE 1

　　END

　　下面的Scatter文件說明了如何在地址0x20000放置堆基址，如何在地址0x40000放置?；?。堆基址和?；返奈恢每赏ㄟ^分別編輯其執行區予以改變。但該方法的缺點是在該棧區的上部占用一個字的內存區域放置SPACE(stack_base)變量。

　　LOAD_FLASH 0x24000000 0x04000000

　　{

　　; ...

　　HEAP 0x20000 UNINIT

　　{

　　stackheap.o (heap)

　　}

　　STACKS 0x40000 UNINIT

　　{

　　stackheap.o (stacks)

　　}

　　; ...

　　}

　　圖13.17顯示了堆和棧在內存中的放置情況。

　　圖13.17 顯示設置符號放置堆棧

　　2.使用鏈接程序生成符號

　　該方法需要在目標文件中指定堆和棧的大小。首先，在一個匯編源文件中為堆和棧定義一個適當大小的區域。使用SPACE命令保留一個清零的存儲器塊。然后，為該區域設置NOINIT屬性，避免在鏈接時被修改。這樣避免了顯示放置堆棧標號而浪費內存空間。

　　下面的例子顯示了如何在匯編源文件中預留出堆棧區域。

　　AREA stack, DATA, NOINIT

　　SPACE 0x3000 ;為棧預留的空間

　　AREA heap, DATA, NOINIT

　　SPACE 0x3000 ;為堆預留的空間

　　END

　　最后，可以在Scatter文件中定義執行域放置系統堆棧。

　　下面的例子顯示了如何在Scatter文件中使用由聯接器生成的符號放置堆棧。

　　LOAD_FLASH 0x24000000 0x04000000

　　{

　　:

　　STACK 0x1000 UNINIT ;length = 0x3000

　　{

　　stackheap.o (stack) ;stack = 0x4000 to 0x1000

　　}

　　HEAP 0x15000 UNINIT ;length = 0x3000

　　{

　　stackheap.o (heap) ;heap = 0x15000 to 0x18000

　　}

　　}

　　鏈接程序生成了指向每個執行區基址和限制的符號，可將其引入目標代碼，供__user_initial_stackheap()函數使用：

　　Image$$STACK$$ZI$$Limit = 0x4000

　　Image$$STACK$$ZI$$Base = 0x1000

　　Image$$HEAP$$ZI$$Base = 0x15000

　　Image$$HEAP$$ZI$$Limit = 0x18000

　　下面的例子通過使用DCD偽操作賦予這些鏈接符號更有意義的名稱，可使該代碼可讀性更高。

　　IMPORT ||Image$$STACKS$$ZI$$Base||

　　IMPORT ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit||

　　IMPORT ||Image$$HEAP$$ZI$$Base||

　　IMPORT ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit||

　　stack_base DCD ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit|| ; = 0x4000

　　stack_limit DCD ||Image$$STACKS$$ZI$$Base|| ; = 0x1000

　　heap_base DCD ||Image$$HEAP$$ZI$$Base|| ; = 0x15000

　　heap_limit DCD ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit|| ; = 0x18000

　　這樣如果需要改變系統堆棧的設置，可以通過編輯Scatter文件中的執行域很容易地改變，而不需要重新編譯源文件。

　　3.使用Scatter文件的EMPTY屬性

　　該方法使用了Scatter文件執行域的EMPTY屬性。該屬性使得定義的區域不包括目標代碼或數據。這是定義堆和棧的一個方便方法。區域的長度在EMPTY屬性后指定。對于存儲器中向上增長的堆，其區域的長度為正。對于棧，其長度被標為負數，說明其在存儲器中是向下增長的。

　　下面的例子顯示了如何在Scatter文件中使用EMPTY屬性定義堆棧。

　　ROM_LOAD 0x24000000 0x04000000

　　{

　　...

　　HEAP 0x30000 EMPTY 0x3000

　　{

　　}

　　STACKS 0x40000 EMPTY -0x3000

　　{

　　}

　　...

　　}

　　該方法的優點是堆和棧的大小和位置是在一個地方定義的，即在Scatter文件中，而不必為堆棧創建stackheap.s源文件。

　　鏈接時，鏈接程序生成代表這些EMPTY區的符號。

　　Image$$HEAP$$ZI$$Base = 0x30000

　　Image$$HEAP$$ZI$$Limit = 0x33000

　　Image$$STACKS$$ZI$$Base = 0x3D000

　　Image$$STACKS$$ZI$$Limit = 0x40000

　　應用程序代碼可處理這些符號，如下例所示。

　　IMPORT ||Image$$HEAP$$ZI$$Base||

　　IMPORT ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit||

　　heap_base DCD ||Image$$HEAP$$ZI$$Base||

　　heap_limit DCD ||Image$$HEAP$$ZI$$Limit||

　　IMPORT ||Image$$STACKS$$ZI$$Base||

　　IMPORT ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit||

　　stack_base DCD ||Image$$STACKS$$ZI$$Limit||

　　stack_limit DCD