ucos在s3c2410上運(yùn)行過程整體剖析之基礎(chǔ)知識--ADS編譯、鏈接器

我在學(xué)習(xí)嵌入式操作系統(tǒng)UCOS時，有很大的迷茫之處，在于我不知道我用的工具到底幫我干了些神馬工作。下面就說一下我當(dāng)時的疑問：

1：編譯器和鏈接器干了些神馬？我現(xiàn)在也還沒能力知道它是怎么干的這些工作。以后慢慢來唄。但當(dāng)時我連它干了神馬都不清楚。

2：它輸入的是源程序，那他輸出的是什么？有格式嗎？是什么樣子那？

重重疑問。

ADS編譯器的目的是怎么把高級語言編程能在ARM平臺上直接運(yùn)行的東東。

而我們的目的是看看他干了些神馬,讓我們了解一下它以及他鏈接出來的東東是什么樣子。對嵌入式整個工程開發(fā)做了哪些貢獻(xiàn)，這樣我們就能更好的使用它了。是不是。

關(guān)于ARM嵌入式開發(fā)的要點(diǎn)和步驟請參考基于ARM的嵌入式系統(tǒng)程序開發(fā)要點(diǎn).pdf，這里不做詳細(xì)介紹。

UCOS運(yùn)行的硬件環(huán)境是ARM芯片我們已經(jīng)在芯片知識章節(jié)介紹了，那UCOS 絕大多數(shù)代碼是用C語言寫的，那C語言怎么變成在ARM芯片上運(yùn)行的代碼也是一個問題，因?yàn)槲覀円v解的是UCOS在具體平臺上的具體運(yùn)行效果。

先說一下編譯、鏈接后ARM程序的組成：

ARM程序的組成
此處所說的“ARM程序”是指在ARM系統(tǒng)中正在執(zhí)行的程序，而非保存在ROM中的bin映像（image）文件，這一點(diǎn)清注意區(qū)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(diǎn)說明可以理解為：
RO就是readonly，
RW就是read/write，即已初始化的變量
ZI就是zero，程序員未初始化的變量，一般默認(rèn)初始化為0

(2)
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，也成為image文件。以下用Image文件來稱呼它。
Image文件包含了RO和RW數(shù)據(jù)。
之所以Image文件不包含ZI數(shù)據(jù)，是因?yàn)閆I數(shù)據(jù)都是0，沒必要包含，只要程序運(yùn)行之前將ZI數(shù)據(jù)所在的區(qū)域一律清零即可。包含進(jìn)去反而浪費(fèi)存儲空間。
Q：為什么Image中必須包含RO和RW？
A：因?yàn)镽O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。
(3)

ARM程序的執(zhí)行過程
從以上兩點(diǎn)可以知道，燒錄到ROM中的image文件與實(shí)際運(yùn)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(dá)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的。
實(shí)際上，ROM中的指令至少應(yīng)該有這樣的功能：
1. 將RW從ROM中搬到RAM中，因?yàn)镽W是變量，變量不能存在ROM中。
2. 將ZI所在的RAM區(qū)域全部清零，因?yàn)閆I區(qū)域并不在Image中，所以需要程序根據(jù)編譯器給出的ZI地址及大小來將相應(yīng)得RAM區(qū)域清零。ZI中也是變量，同理：變量不能存在ROM中
在程序運(yùn)行的最初階段，RO中的指令完成了這兩項(xiàng)工作后C程序才能正常訪問變量。否則只能運(yùn)行不含變量的代碼。

也就是說經(jīng)過編譯器編譯出來的可執(zhí)行程序在內(nèi)存中有兩種狀態(tài)，一種是剛裝載到內(nèi)存時的狀態(tài)，即按照你寫的函數(shù)調(diào)用的順序組織成的連續(xù)的二進(jìn)制代碼。另一種是程序運(yùn)行時的狀態(tài)。但一般程序真正執(zhí)行時要把我們寫的程序分為代碼段、數(shù)據(jù)段<包括已經(jīng)初始化的變量和沒有初始化的變量>。你想代碼段放到內(nèi)存之后，什么也不用提前做，只等著被取出執(zhí)行就行。但數(shù)據(jù)段就不一樣了，你想一想，數(shù)據(jù)段要有本身的屬性的（初始化為具體數(shù)值或者0），那這些屬性必須在程序沒有執(zhí)行前賦給這些變量。怎么賦予它們這些屬性那，一般是由編譯器產(chǎn)生一些專門負(fù)責(zé)這些工作的代碼來完成?，F(xiàn)在大家理解為什么說編譯器編譯出來的可執(zhí)行程序在內(nèi)存中有兩種狀態(tài)了吧。一個是LOAD時的狀態(tài)，一個是運(yùn)行時的狀態(tài)。

我們現(xiàn)在知道了ADS編譯出來的程序的樣子了，以及編譯好的代碼要想真正運(yùn)行還需要做的工作。但問題又出現(xiàn)了，我們怎么利用ADS這個工具使其產(chǎn)生我們所需要的代碼的樣子以及怎樣讓他變成真正運(yùn)行時的樣子那？

編譯器把源文件編譯成ELF的目標(biāo)文件，然后經(jīng)連接器最終生成.bin 文件，這種文件可以用于直接燒錄到flash中。也即去除了ELF那些格式。

你可以通過簡單地配置進(jìn)行設(shè)置編譯出的代碼的裝載地址和運(yùn)行地址。你也可以用分散加載文件來實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的內(nèi)存映射。有關(guān)編譯器編譯出的代碼的裝載和運(yùn)行地址的相關(guān)概念請參考：ARM開發(fā)工具ADS原理與應(yīng)用的第十章。