STM32學(xué)習(xí)筆記之復(fù)位后初始化變量非零方法
一些產(chǎn)品，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后（非上電復(fù)位），可能要求保持住復(fù)位前RAM中的數(shù)據(jù)，用來快速恢復(fù)現(xiàn)場，或者不至于因瞬間復(fù)位而重啟現(xiàn)場設(shè)備。而keil mdk在默認情況下，任何形式的復(fù)位都會將RAM區(qū)的非初始化變量數(shù)據(jù)清零。如何設(shè)置非初始化數(shù)據(jù)變量不被零初始化，這是本篇文章所要探討的。
在給出方法之前，先來了解一下代碼和數(shù)據(jù)的存放規(guī)則、屬性，以及復(fù)位后為何默認非初始化變量所在RAM都被初始化為零了呢。
什么是初始化數(shù)據(jù)變量，什么又是非初始化數(shù)據(jù)變量？（因為我的文字描述不一定準確，所以喜歡舉一些例子來輔助理解文字。）
定義一個變量：int nTimerCount=20；變量nTimerCount就是初始化變量，也就是已經(jīng)有初值；
如果定義變量：int nTimerCount；變量nTimerCount就是一個非賦值的變量，Keil MDK默認將它放到屬性為ZI的輸入節(jié)。
那么，什么是“ZI”，什么又是“輸入節(jié)”呢？這要了解一下ARM映像文件（image）的組成了，這部分內(nèi)容略顯無聊，但我認為這是非常有必要掌握的。
ARM映像文件的組成:
一個映像文件由一個或多個域（region，也有譯為“區(qū)”）組成
每個域包含一個或多個輸出段（section，也有譯為“節(jié)”）
每個輸出段包含一個或多個輸入段
各個輸入段包含了目標(biāo)文件中的代碼和數(shù)據(jù)
輸入段中包含了四類內(nèi)容：代碼、已經(jīng)初始化的數(shù)據(jù)、未經(jīng)過初始化的存儲區(qū)域、內(nèi)容初始化為零的存儲區(qū)域。每個輸入段有相應(yīng)的屬性：只讀的（RO）、可讀寫的（RW）以及初始化成零的（ZI）。
一個輸出段中包含了一些列具有相同的RO、RW和ZI屬性的輸入段。輸出段屬性與其中包含的輸入段屬性相同。
一個域包含一到三個輸出段，各個輸出段的屬性各不相同：RO屬性、RW屬性和ZI屬性
到這里我們就可以知道，一般情況下，代碼會被放到RO屬性的輸入節(jié)，已經(jīng)初始化的變量會被分配到RW屬性輸入?yún)^(qū)，而“ZI”屬性輸入節(jié)可以理解為是初始化成零變量的集合。
已經(jīng)初始化變量的初值，會被放到硬件的哪里呢？（比如定義int nTimerCount=20；那么初始值20被放到哪里呢？），我覺得這是個有趣的問題，比如keil在編譯完成后，會給出編譯文件大小的信息，如下所示：
Total RO Size (Code + RO Data) 54520 ( 53.24kB)
Total RW Size (RW Data + ZI Data) 6088 ( 5.95kB)
Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 54696 ( 53.41kB)
很多人不知道這是怎么計算的，也不知道究竟放入ROM/Flash中的代碼有多少。其實，那些已經(jīng)初始化的變量，是被放入RW屬性的輸入節(jié)中，而這些變量的初值，是被放入ROM/Flash中的。有時候這些初值的量比較大，Keil還會將這些初值壓縮后再放入ROM/Flash以節(jié)省存儲空間。那這些初值是誰在何時將它們恢復(fù)到RAM中的？ZI屬性輸入節(jié)中的變量所在RAM又是誰在何時給用零初始化的呢？要了解這些東西，就要看默認設(shè)置下，從系統(tǒng)復(fù)位，到執(zhí)行C代碼中你編寫的main函數(shù)，Keil幫你做了些什么。
硬件復(fù)位后，第一步是執(zhí)行復(fù)位處理程序，這個程序的入口在啟動代碼里(默認)，摘錄一段cortex-m3的復(fù)位處理入口代碼：
1:Reset_HandlerPROC;PROC等同于FUNCTION,表示一個函數(shù)的開始,與ENDP相對?
2:
3:EXPORTReset_Handler[WEAK]
4:IMPORTSystemInit
5:IMPORT__main
6:LDRR0,=SystemInit
7:BLXR0
8:LDRR0,=__main
9:BXR0
10:ENDP
初始化堆棧指針、執(zhí)行完用戶定義的底層初始化代碼（SystemInit函數(shù)）后,接下來的代碼調(diào)用了__main函數(shù)，這里__main函數(shù)會調(diào)用一些列的C庫函數(shù)，完成代碼和數(shù)據(jù)的復(fù)制、解壓縮以及ZI數(shù)據(jù)的零初始化。數(shù)據(jù)的解壓縮和復(fù)制，其中就包括將儲存在ROM/Flash中的已初始化變量的初值復(fù)制到相應(yīng)的RAM中去。對于一個變量，它可能有三種屬性，用const修飾符修飾的變量最可能放在RO屬性區(qū)，已經(jīng)初始化的變量會放在RW屬性區(qū)，那么剩下的變量就要放到ZI屬性區(qū)了。默認情況下，ZI數(shù)據(jù)的零初始化會將所有ZI數(shù)據(jù)區(qū)初始化為零，這是每次復(fù)位后程序執(zhí)行C代碼的main函數(shù)之前，由編譯器“自作主張”完成的。所以我們要在C代碼中設(shè)置一些變量在復(fù)位后不被零初始化，那一定不能任由編譯器“胡作非為”，我們要用一些規(guī)則，約束一下編譯器。
分散加載文件對于連接器來說至關(guān)重要，在分散加載文件中，使用UNINIT來修飾一個執(zhí)行節(jié)，可以避免__main對該區(qū)節(jié)的ZI數(shù)據(jù)進行零初始化。這是要解決非零初始化變量的關(guān)鍵。因此我們可以定義一個UNINIT修飾的數(shù)據(jù)節(jié)，然后將希望非零初始化的變量放入這個區(qū)域中。于是，就有了第一種方法：
1. 修改分散加載文件，增加一個名為MYRAM的執(zhí)行節(jié)，該執(zhí)行節(jié)起始地址為0x1000A000，長度為0x2000字節(jié)（8KB），由UNINIT修飾：
1:LR_IROM10x000000000x00080000{;loadregionsize_region2:ER_IROM10x000000000x00080000{;loadaddress=executionaddress3:*.o(RESET,+First)
4:*(InRoot$$Sections)
5:.ANY(+RO)
6:}
7:RW_IRAM10x100000000x0000A000{;RWdata8:.ANY(+RW+ZI)
9:}
10:MYRAM0x1000A000UNINIT0x00002000{11:.ANY(NO_INIT)
12:}
13:}
那么，如果在程序中有一個數(shù)組，你不想讓它復(fù)位后零初始化，就可以這樣來定義變量：
unsignedcharplc_eu_backup[PLC_EU_BACKUP_BUF/8]__attribute__((at(0x1000A000)));
變量屬性修飾符__attribute__((at(adder)))用來將變量強制定位到adder所在地址處。由于地址0x1000A000開始的8KB區(qū)域ZI變量不會被零初始化，所以處在這一區(qū)域的數(shù)組plc_eu_backup也就不會被零初始化了。
這種方法的缺點是顯而易見的：要自己分配變量的地址，如果非零初始化數(shù)據(jù)比較多，這將是件難以想象的大工程（以后的維護、增加、修改代碼等等）。所以要找到一種辦法，讓編譯器去自動分配這一區(qū)域的變量。
2. 分散加載文件同方法1，如果還是定義一個數(shù)組，可以用下面方法：
unsignedcharplc_eu_backup[PLC_EU_BACKUP_BUF/8]__attribute__((section("NO_INIT"),zero_init));變量屬性修飾符__attribute__((section(“name”),zero_init))用于將變量強制定義到name屬性數(shù)據(jù)節(jié)中，zero_init表示將未初始化的變量放到ZI數(shù)據(jù)節(jié)中。因為“NO_INIT”這顯性命名的自定義節(jié)，具有UNINIT屬性。（強烈推薦最簡單的方法）
3. 如何將一個模塊內(nèi)的非初始化變量都非零初始化？
假如該模塊名字為test.c，修改分散加載文件如下所示：
1:LR_IROM10x000000000x00080000{;loadregionsize_region2:ER_IROM10x000000000x00080000{;loadaddress=executionaddress3:*.o(RESET,+First)
4:*(InRoot$$Sections)
5:.ANY(+RO)
6:}
7:RW_IRAM10x100000000x0000A000{;RWdata8:.ANY(+RW+ZI)
9:}
10:RW_IRAM20x1000A000UNINIT0x00002000{11:test.o(+ZI)
12:}
13:}
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