ARM中的RORW和ZIDATA说明.docx

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ARM中的RORW和ZIDATA说明

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ZI

           RO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

           voidmain（void

           {

           ;

           }

           Prog2：

           #include

           constchara=5；

           voidmain（void

           {

           ;

           }

           Prog1编译出来后的信息如下：

           ================================================================================

           CodeRODataRWDataZIDataDebug

           948600960GrandTotals

           ================================================================================

           TotalROSize（Code+ROData1008（0.98kB

           TotalRWSize（RWData+ZIData96（0.09kB

           TotalROMSize（Code+ROData+RWData1008（0.98kB

           ================================================================================

           Prog2编译出来后的信息如下：

           ================================================================================

           CodeRODataRWDataZIDataDebug

           948610960GrandTotals

           ================================================================================

           TotalROSize（Code+ROData1009（0.99kB

           TotalRWSize（RWData+ZIData96（0.09kB

           TotalROMSize（Code+ROData+RWData1009（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ROData两类数据。

他们的唯一区别就是Prog2的ROData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

           voidmain（void

           {

           ;

           }

           Prog4：

           #include

           chara=5；

           voidmain（void

           {

           ;

           }

           Prog3编译出来后的信息如下：

           ================================================================================

           CodeRODataRWDataZIDataDebug

           948600960GrandTotals

           ================================================================================

           TotalROSize（Code+ROData1008（0.98kB

           TotalRWSize（RWData+ZIData96（0.09kB

           TotalROMSize（Code+ROData+RWData1008（0.98kB

           ================================================================================

           Prog4编译出来后的信息如下：

           ================================================================================

           CodeRODataRWDataZIDataDebug

           948601960GrandTotals

           ================================================================================

           TotalROSize（Code+ROData1008（0.98kB

           TotalRWSize（RWData+ZIData97（0.09kB

           TotalROMSize（Code+ROData+RWData1009（0.99kB

           ================================================================================

           可以看出Prog3和Prog4之间确实只有RWData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

           voidmain（void

           {

           ;

           }

           Prog4：

           #include

           chara；

           voidmain（void

           {

           ;

           }

           Prog3编译出来后的信息如下：

           ================================================================================

           CodeRODataRWDataZIDataDebug

           948600960GrandTotals

           ================================================================================

           TotalROSize（Code+ROData1008（0.98kB

           TotalRWSize（RWData+ZIData96（0.09kB

           TotalROMSize（Code+ROData+RWData1008（0.98kB

           ================================================================================

           Prog4编译出来后的信息如下：

           ================================================================================

           CodeRODataRWDataZIDataDebug

           948600970GrandTotals

           ================================================================================

           TotalROSize（Code+ROData1008（0.98kB

           TotalRWSize（RWData+ZIData97（0.09kB

           TotalROMSize（Code+ROData+RWData1008（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：

ARMC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-otst.otst.c

           armlink-noremove-elf-nodebug-infototals-infosizes-map-listaa.map-otst.elftst.o

           编译后的信息就在aa.map文件中。

           ROM主要指：

NANDFlash，NorFlash

           RAM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ErrorsandWarnings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Imagecomponentsizes，后面紧跟的依次是Code，ROData，RWData，ZIData，Debug各个项目的字节数，最后会有他们的一个统计数据：

Code163632，ROData20939，RWData53，ZIData17028

TatalROsize（Code+ROData            184571（180.25kB

TatalRWsize（RWData+ZIData          17081（16.68kB

TatalROMsize（Code+ROData+RWData  184624（180.30kB

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DebugSettings中有一栏是Linker/ARMLinker，在output选项中有一个RObase选项，下面应该有一个地址，我这里是0x0c100000，后面的RWbase地址是0x0c200000，然后在Options选项中有Imageentrypoint，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|=Imageentrypoint=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+TatalROsize+1

=0x0c100000+184571+1=0x0c100000+0x2D0FB+1

=0x0c12d0fc

|Image$$RW$$Base|=0x0c200000;由RWbase地址指定

|Image$$RW$$Limit|=|Image$$RW$$Base|+RWData53=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|+ZIData17028

                           =0x0c200038+0x4284

                           =0x0c2042bc

也可以由此计算：

|Image$$ZI$$Limit|=|Image$$RW$$Base|+TatalRWsize（RWData+ZIData17081

                           =0x0c200000+0x42b9+3（要满足4的倍数）

                           =0x0c2042bc

Part1 简介

一概述

Scatterfile（分散加载描述文件用于armlink的输入参数，他指定映像文件内部各区域的download与运行时位置。

Armlink将会根据scatterfile生成一些区域相关的符号，他们是全局的供用户建立运行时环境时使用。

（注意：

当使用了scatterfile时将不会生成以下符号Image$$RW$$Base,Image$$RW$$Limit,Image$$RO$$Base,Image$$RO$$Limit,Image$$ZI$$Base,andImage$$ZI$$Limit）

二什么时候使用scatterfile

      当然首要的条件是你在利用ADS进行项目开发，下面我们看看更具体的一些情况。

1存在复杂的地址映射：

例如代码和数据需要分开放在在多个区域。

2存在多种存储器类型：

例如包含Flash,ROM,SDRAM,快速SRAM。

我们根据代码与数据的特性把他们放在不同的存储器中，比如中断处理部分放在快速SRAM内部来提高响应速度，而把不常用到的代码放到速度比较慢的Flash内。

3函数的地址固定定位：

可以利用Scatterfile实现把某个函数放在固定地址，而不管其应用程序是否已经改变或重新编译。

4利用符号确定堆与堆栈：

5内存映射的IO：

采用scatterfile可以实现把某个数据段放在精确的地指处。

因此对于嵌入式系统来说scatterfile是必不可少的，因为嵌入式系统采用了ROM，RAM，和内存映射的IO。

三scatterfile实例

1简单的内存映射

LOAD_ROM0x00000x8000

{

      EXEC_ROM0x00000x8000

      {

      *（RO

      }

     RAM0x100000x6000

     {

      *（RW,ZI

     }

}

LOAD_ROM（下载区域名称0x0000（下载区域起始地址0x8000（下载区域最大字节数

{

       EXEC_ROM（第一执行区域名称0x0000（第一执行区域起始地址0x8000（第一执行区域最大字节数

      {

      *（RO（代码与只读数据

      }

     RAM（第二执行区域名称0x10000（第二执行区域起始地址0x6000（第二执行区域最大字节数

     {

      *（RW（读写变量,ZI（未初始化变量

     }

}

2复杂内存映射

LOAD_ROM_10x0000

{

      EXEC_ROM_10x0000

      {

       program1.o（RO

      }

     DRAM0x180000x8000

     {

      program1.o（RW,ZI

     }

}

LOAD_ROM_20x4000

{

      EXEC_ROM_20x4000

      {

      program2.o（RO

      }

      SRAM0x80000x8000

     {

      program2.o（