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DSP编程技巧之详解cmd文件

cmd文件是编译完成之后链接各个目标文件时,用来指示各个数据、符号等是如何划分到各个段,以及每个段所使用的存储空间的。许多筒子对cmd文件有畏难情绪,不容易理解各个段的含义,特别是在程序编译没有问题,但是在链接生成可执行的.out遇到错误时更容易手足无措,所以我们就来详细解读一下cmd文件的具体含义。

C28x的编译器把存储空间划分为两个部分进行管理,包括:

1. 程序存储空间:包含可执行的代码,初始化的记录和switch-case使用的表。

2. 数据存储空间:包含外部变量,静态变量以及系统的栈;一般情况下,各个寄存器对应的存储空间也归类在数据空间里。

为了方便管理,不同种类的代码、变量等往往又被分别分配到不同的段(section)之中,然后对存储空间的划分就变成了对段的地址分配问题了。例如,在下面的代码中,就规定了.text这个段会存放在RAM中Page0下面的RAML1中,RAML1的起始地址是0x009000,长度是0x001000。

MEMORY

{

/* 省略不在此显示的代码 */

PAGE 0 :

RAML1 : origin = 0x009000, length = 0x001000

RAML2 : origin = 0x00A000, length = 0x001000

/* 省略不在此显示的代码 */

SECTIONS

{

/* 省略不在此显示的代码 */

.text : > RAML1, PAGE = 0

/* 省略不在此显示的代码 */


一般情况下,我们的代码不会大到无法存储,但是也有可能因为代码特别多导致无法存储,产生.text的实际大小是size xxx,但是RAML1的size只有yyy这样的链接错误,以至于无法生成输出文件。此时我们可以把上面对应的RAML1的长度,即length增大,使得.text段所分配的地址空间变多。但是RAML1地址空间扩大之后,挤占了RAML2的空间,导致地址重叠,此时RAML2的起始位置要后移,其长度也要相应地缩减,才能不产生地址覆盖错误;修改之后可以为:

  RAML1 : origin = 0x009000, length = 0x001500

  RAML2 : origin = 0x00A500, length = 0x000500

还有一个解决方法则是把.text给分配到其它更长的地址空间里去;如果没有现成的地址范围比较长的段,也可以合并现有的段,修改方法比如把RAML2删除,把它的地址全部合并到RAML1中去,而.text还是分配在RAML1,就没有问题了。删除RAML2的时候要注意,它在没有被任何段使用的情况下才能操作,否则编译、链接的时候又提示其它的段找不到对应的存储单元了。

下面我们就解释一下各个段的含义:

一.初始化的段

其中包含了数据和可执行代码,通常情况下是只读的。它们包括:

1 .cinit和.pinit

  包含了初始化变量和常量所用的表格,是只读的。

  C28x .cinit被限制在16bit范围内,即低64K范围。

2 .const

  包含了字符串常量、字符串文字、选择表以及使用const关键字定义(但是不包括volatile类型,并假设使用小内存模型)的只读型变量。

3 .econst

  包含了字符串常量,以及使用far关键字定义的全局变量和静态变量。

4 .switch

  存放switch-case指令所使用的选择表。

5 .text

  通常是只读的,包含所有可执行的代码,以及编译器编译产生的常量。

二.无初始化的段

无初始化的段虽然不会被初始化,但是仍然需要在存储单元(一般是RAM)中保留相关的地址空间。它们包括:  

1 .bss

  为全局和静态变量保留存储空间。在启动或者程序加载的时候,C/C++的启动程序会把.cinit段中的数据(一般存放在ROM中)复制到.bss段中。


2 .ebss

  为far关键字定义(仅适用于C代码)的全局和静态变量保留存储空间。在启动或者程序加载的时候,C/C++的启动程序会把.cinit段中的数据(一般存放在ROM中)复制到.ebss段中。

3 .stack

  默认情况下,栈(stack)保存在.stack段中(参考boot.asm),这个段用来为栈保留存储空间。栈(stack)的作用主要有:

  1) 保留存储空间用于存储传递给函数的参数;

  2) 为局部变量分配相关的地址空间;

  3) 保存处理器的状态;

  4) 保存函数的返回地址;

  5) 保存某些临时变量的值。

  需要注意的是,.stack段只能使用低64K地址的数据存储单元,因为CPU的SP寄存器是16位的,它无法读取超过64K的地址范围。此外,编译器无法检查栈的溢出错误(除非我们自己编写某些代码来检测),这将导致错误的输出结果,所以要为栈分配一个相对较大的存储空间,它的默认值是1K字。改变栈的大小的操作可以通过编译器选项--stack_size来完成。

     4 .sysmem

    为动态内存分配保留存储空间,从而为malloc,calloc,realloc和 new等动态内存分配程序服务。如果这几个动态内存管理函数没有在C/C++代码中用到的话,则不需要创建.sysmem段。
         此外,我们经常提到“堆栈”,在这里我们只讲了栈,那堆(heap)是干啥的呢?堆就是是用来做动态内存分配的,因为在DSP上RAM资源仍然是相对宝贵的,所以堆占用的存储空间不能无限扩展,对于near关键字修饰的堆,其占用的地址空间最大只能到32K字;对于far关键字修饰的堆,它使用的存储空间由编译器自动设置,默认只有1K字。

5 .esysmem

  为far malloc函数分配动态存储空间。如果没有用到这个函数,则编译器不会自动创建.esysmem段。

  对于汇编器,它会自动创建.text, .bss和.data三个段。我们可以使用#pragma CODE_SECTION和#pragma DATA_SECTION来创建更多的段。

  默认情况下,各个段所分配的存储空间配置如下(可根据需要进行更改):

  最后,以一个ADC寄存器对应的内存地址分配的例子,来看看完成的cmd文件是如何完成的(事实上所有寄存器的内存地址分配在TI的外设和头文件包中已经帮我们做好了,这里是个演示)。

  首先,在使用寄存器(或者自定义的变量)的头文件或者源程序里,为寄存器(或者自定义的变量)指定一个自定义的段:

#ifdef __cplusplus

  #pragma DATA_SECTION("AdcRegsFile")

  #else

  #pragma DATA_SECTION(AdcRegs,"AdcRegsFile");

  #endif

  volatile struct ADC_REGS AdcRegs; //使得结构体被分配在指定的段中

  然后,在cmd文件中,在SECTIONS下把AdcRegsFile这个段分配到ADC这块内存区域中,并在MEMORY中定义ADC这块内存区域的起始位置和长度。

  MEMORY

  {

  PAGE 0: /* Program Memory */

  /* 省略不相关内容的显示 */

  PAGE 1: /* Data Memory */

  /* 省略不相关内容的显示 */

  ADC : origin = 0x007100, length = 0x000020 /* ADC registers */

  /* 省略不相关内容的显示 */

  }

  SECTIONS

  {

  /* 省略不相关内容的显示 */

  AdcRegsFile : > ADC, PAGE = 1

  /* 省略不相关内容的显示 */

  }

  以上是一个自定义段并制定内存区域的完整例子。如果不需要这样的自定义,则可以不去管它,使用现有的,比如某个例子中可以使用的cmd文件就可以了。




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