ucos在s3c2410上運行過程整體剖析之基礎知識--ADS編譯、鏈接器

我在學習嵌入式操作系統(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，這樣我們就能更好的使用它了。是不是。

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

UCOS運行的硬件環(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芯片上運行的代碼也是一個問題，因為我們要講解的是UCOS在具體平臺上的具體運行效果。

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)，是因為ZI數(shù)據(jù)都是0，沒必要包含，只要程序運行之前將ZI數(shù)據(jù)所在的區(qū)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。
(3)

ARM程序的執(zhí)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(tài)的。
實際上，ROM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(qū)域全部清零，因為ZI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。

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)的二進制代碼。另一種是程序運行時的狀態(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)生一些專門負責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行時的樣子那？

編譯器把源文件編譯成ELF的目標文件，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行設置編譯出的代碼的裝載地址和運行地址。你也可以用分散加載文件來實現(xiàn)比較復雜的內(nèi)存映射。有關編譯器編譯出的代碼的裝載和運行地址的相關概念請參考：ARM開發(fā)工具ADS原理與應用的第十章。