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DSP編程技巧之:詳解cmd文件

2015-09-18
關鍵詞: DSP 編程技巧 cmd文件

  cmd文件是編譯完成之后鏈接各個目標文件時,用來指示各個數據、符號等是如何劃分到各個段,以及每個段所使用的存儲空間的。許多筒子對cmd文件有畏難情緒,不容易理解各個段的含義,特別是在程序編譯沒有問題,但是在鏈接生成可執行的.out遇到錯誤時更容易手足無措,所以我們就來詳細解讀一下cmd文件的具體含義。
  C28x的編譯器把存儲空間劃分為兩個部分進行管理,包括:
  1. 程序存儲空間:包含可執行的代碼,初始化的記錄和switch-case使用的表。
  2. 數據存儲空間:包含外部變量,靜態變量以及系統的棧;一般情況下,各個寄存器對應的存儲空間也歸類在數據空間里。
  為了方便管理,不同種類的代碼、變量等往往又被分別分配到不同的段(section)之中,然后對存儲空間的劃分就變成了對段的地址分配問題了。例如,在下面的代碼中,就規定了.text這個段會存放在RAM中Page0下面的RAML1中,RAML1的起始地址是0x009000,長度是0x001000。
  MEMORY
  {
  /* 省略不在此顯示的代碼 */
  PAGE 0 :
  RAML1 : origin = 0x009000, length = 0x001000
  RAML2 : origin = 0x00A000, length = 0x001000
  /* 省略不在此顯示的代碼 */
 ?。?br/>  SECTIONS
  {
  /* 省略不在此顯示的代碼 */
  .text : > RAML1, PAGE = 0
  /* 省略不在此顯示的代碼 */
 ?。?br/>  一般情況下,我們的代碼不會大到無法存儲,但是也有可能因為代碼特別多導致無法存儲,產生.text的實際大小是size xxx,但是RAML1的size只有yyy這樣的鏈接錯誤,以至于無法生成輸出文件。此時我們可以把上面對應的RAML1的長度,即length增大,使得.text段所分配的地址空間變多。但是RAML1地址空間擴大之后,擠占了RAML2的空間,導致地址重疊,此時RAML2的起始位置要后移,其長度也要相應地縮減,才能不產生地址覆蓋錯誤;修改之后可以為:
  RAML1 : origin = 0x009000, length = 0x001500
  RAML2 : origin = 0x00A500, length = 0x000500
  還有一個解決方法則是把.text給分配到其它更長的地址空間里去;如果沒有現成的地址范圍比較長的段,也可以合并現有的段,修改方法比如把RAML2刪除,把它的地址全部合并到RAML1中去,而.text還是分配在RAML1,就沒有問題了。刪除RAML2的時候要注意,它在沒有被任何段使用的情況下才能操作,否則編譯、鏈接的時候又提示其它的段找不到對應的存儲單元了。

  下面我們就解釋一下各個段的含義:
  一.初始化的段
  其中包含了數據和可執行代碼,通常情況下是只讀的。它們包括:
  1 .cinit和.pinit
  包含了初始化變量和常量所用的表格,是只讀的。
  C28x .cinit被限制在16bit范圍內,即低64K范圍。
  2 .const
  包含了字符串常量、字符串文字、選擇表以及使用const關鍵字定義(但是不包括volatile類型,并假設使用小內存模型)的只讀型變量。
  3 .econst
  包含了字符串常量,以及使用far關鍵字定義的全局變量和靜態變量。
  4 .switch
  存放switch-case指令所使用的選擇表。
  5 .text
  通常是只讀的,包含所有可執行的代碼,以及編譯器編譯產生的常量。
  二.無初始化的段
  無初始化的段雖然不會被初始化,但是仍然需要在存儲單元(一般是RAM)中保留相關的地址空間。它們包括:
  1 .bss
  為全局和靜態變量保留存儲空間。在啟動或者程序加載的時候,C/C++的啟動程序會把.cinit段中的數據(一般存放在ROM中)復制到.bss段中。
  2 .ebss
  為far關鍵字定義(僅適用于C代碼)的全局和靜態變量保留存儲空間。在啟動或者程序加載的時候,C/C++的啟動程序會把.cinit段中的數據(一般存放在ROM中)復制到.ebss段中。
  3 .stack
  默認情況下,棧(stack)保存在.stack段中(參考boot.asm),這個段用來為棧保留存儲空間。棧(stack)的作用主要有:
  1) 保留存儲空間用于存儲傳遞給函數的參數;
  2) 為局部變量分配相關的地址空間;
  3) 保存處理器的狀態;
  4) 保存函數的返回地址;
  5) 保存某些臨時變量的值。
  需要注意的是,.stack段只能使用低64K地址的數據存儲單元,因為CPU的SP寄存器是16位的,它無法讀取超過64K的地址范圍。此外,編譯器無法檢查棧的溢出錯誤(除非我們自己編寫某些代碼來檢測),這將導致錯誤的輸出結果,所以要為棧分配一個相對較大的存儲空間,它的默認值是1K字。改變棧的大小的操作可以通過編譯器選項--stack_size來完成。

  4 .sysmem
  為動態內存分配保留存儲空間,從而為malloc,calloc,realloc和 new等動態內存分配程序服務。如果這幾個動態內存管理函數沒有在C/C++代碼中用到的話,則不需要創建.sysmem段。
  此外,我們經常提到“堆?!?,在這里我們只講了棧,那堆(heap)是干啥的呢?堆就是是用來做動態內存分配的,因為在DSP上RAM資源仍然是相對寶貴的,所以堆占用的存儲空間不能無限擴展,對于near關鍵字修飾的堆,其占用的地址空間最大只能到32K字;對于far關鍵字修飾的堆,它使用的存儲空間由編譯器自動設置,默認只有1K字。
  5 .esysmem
  為far malloc函數分配動態存儲空間。如果沒有用到這個函數,則編譯器不會自動創建.esysmem段。
  對于匯編器,它會自動創建.text, .bss和.data三個段。我們可以使用#pragma CODE_SECTION和#pragma DATA_SECTION來創建更多的段。
  默認情況下,各個段所分配的存儲空間配置如下(可根據需要進行更改):
  最后,以一個ADC寄存器對應的內存地址分配的例子,來看看完成的cmd文件是如何完成的(事實上所有寄存器的內存地址分配在TI的外設和頭文件包中已經幫我們做好了,這里是個演示)。
  首先,在使用寄存器(或者自定義的變量)的頭文件或者源程序里,為寄存器(或者自定義的變量)指定一個自定義的段:
  #ifdef __cplusplus
  #pragma DATA_SECTION("AdcRegsFile")
  #else
  #pragma DATA_SECTION(AdcRegs,"AdcRegsFile");
  #endif
  volatile struct ADC_REGS AdcRegs; //使得結構體被分配在指定的段中
  然后,在cmd文件中,在SECTIONS下把AdcRegsFile這個段分配到ADC這塊內存區域中,并在MEMORY中定義ADC這塊內存區域的起始位置和長度。
  MEMORY
  {
  PAGE 0: /* Program Memory */
  /* 省略不相關內容的顯示 */
  PAGE 1: /* Data Memory */
  /* 省略不相關內容的顯示 */
  ADC : origin = 0x007100, length = 0x000020 /* ADC registers */
  /* 省略不相關內容的顯示 */
  }
  SECTIONS
  {
  /* 省略不相關內容的顯示 */
  AdcRegsFile : > ADC, PAGE = 1
  /* 省略不相關內容的顯示 */
  }
  以上是一個自定義段并制定內存區域的完整例子。如果不需要這樣的自定義,則可以不去管它,使用現有的,比如某個例子中可以使用的cmd文件就可以了。

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