痞子衡
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从文件角度看Cortex-M开发(5) - 映射文件

大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家讲的是嵌入式开发里的map文件

第四节课里,痞子衡给大家介绍了第一种output文件-relocatable文件,本文继续给大家讲project生成的第二种output文件-map文件,map文件记录了很多重要的信息,这对于后续调试有很大帮助。

文件关系:链接文件(.icf) + 工程文件(.ewp) + 可重定向文件(.o/.a) -> 映射文件(.map)

痞子衡在第四节课可重定向文件(.o/.a)里分析object文件里的symbol list时讲到由于object文件并没有经过链接,所以所有symbol地址信息是无效的(待分配的),而map文件就是所有relocatable文件经过链接器统一链接后生成的记录链接信息的文件,map文件里可以查到所有symbol在存储器中具体分配地址。话不多说,让我们直接开启map文件分析之旅,以第三节课工程文件(.ewp)里demo工程为例。

一、解析map文件

在IAR软件选项设置options->Linker->List里选中Generate linker map file,编译链接demo工程可在D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\List路径下得到demo.map文件。让我们从头到尾逐一分析里面内容:

1.1 工程文件信息

map文件里第一部分信息记录的是工程文件相关信息,包括工程使用的软件版本,工程编译时间,工程文件目录,工程文件生成文件信息。

###############################################################################
#
# IAR ELF Linker V8.11.2.13589/W32 for ARM                12/Jan/2018  17:37:39
# Copyright 2007-2017 IAR Systems AB.
#
#    Output file  =  D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Exe\demo.elf
#    Map file     =  D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\List\demo.map
#    Command line =
#        -f C:\Users\Baoge\AppData\Local\Temp\EW5D86.tmp
#        (D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\main.o
#        D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\reset.o
#        D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\startup.o
#        D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\startup_MKL25Z4.o
#        D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\system_MKL25Z4.o
#        D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\task.o -o
#        D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Exe\demo.elf --map
#        D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\List\demo.map --config
#        D:\myProject\bsp\builds\demo/../../linker/iar/KL25Z128xxx4_flash.icf
#        --entry Reset_Handler --inline --vfe --text_out locale)
#
###############################################################################

1.2 系统库使用信息

map文件里第二部分信息记录的是工程系统库使用情况,由于task.c里调用了malloc()、free()等HEAP相关操作的API,所以自然我们在编译链接工程时会使用到HEAP相关系统库,这里告诉我们用的是DLib里的DLMalloc,而DLMalloc有很多种不同的HEAP实现策略,我们可在options->General Options->Library Option 2->Heap selection指定具体策略,由于demo工程选的是Automatic,也就是让IDE自动选择,这里告诉我们最终用的策略是advanced heap。

*******************************************************************************
*** RUNTIME MODEL ATTRIBUTES
***

CppFlavor       = *
__Heap_Handler  = DLMalloc
__SystemLibrary = DLib
__dlib_version  = 6


*******************************************************************************
*** HEAP SELECTION
***

The advanced heap was selected because the application calls memory
allocation functions outside of system library functions, and there
are calls to deallocation functions in the application.

1.3 各object中Section放置信息

从map文件第三部分开始,就进入非常有用的信息环节了。第一个重要信息就是section放置信息。我们在第四节课可重定向文件(.o/.a)里分析过单个relocatable文件task.o,task.o里各个基本section都有,但是都并没有分配有效地址,而这里列出了所有relocatable文件统一存储和地址分配信息,从这里我们可以看到,链接器在整合各section的时候,都是以object文件为单位的,这意味着同一个object文件里的同一个section里的对象(变量/函数)在存储空间里的位置也是靠在一起的。

另外一个有意思的信息是在第二节课链接文件(.icf)里,我们一共有四句block放置语句,在这里section也被分成了四个block:A0,P1,P2,P3。IDE给每个block重命名了,这些重命名的信息将会在第六节课可执行文件(.out/.elf)里被提到。

*******************************************************************************
*** PLACEMENT SUMMARY
***

define block Vectors with alignment = 256 { ro section .intvec };
"A0":  place at start of [0x00000000-0x0001ffff] { block Vectors };
define block CodeRelocate { section .textrw_init };
define block ApplicationFlash { ro, block CodeRelocate };
"P1":  place in [from 0x00000000 to 0x0001ffff] { block ApplicationFlash };
define block CodeRelocateRam { section .textrw };
define block HEAP with size = 1K, alignment = 8 { };
define block ApplicationRam { rw, block CodeRelocateRam, block HEAP };
"P2":  place in [from 0x10002000 to 0x1000ffff] { block ApplicationRam };
define block CSTACK with size = 8K, alignment = 8 { };
"P3":  place in [from 0x10000000 to 0x10001fff] { block CSTACK };
initialize manually with packing = copy, complex ranges { section .data };
initialize manually with packing = copy, complex ranges { section .textrw };

  Section                Kind        Address    Size  Object
  -------                ----        -------    ----  ------
"A0":                                           0x40
  Vectors                         0x00000000    0x40  <Block>
    .intvec              ro code  0x00000000    0x40  startup_MKL25Z4.o [1]
                                - 0x00000040    0x40

"P1":                                         0x1a3c
  ApplicationFlash                0x00000040  0x1a3c  <Block>
    .noinit              ro code  0x00000040    0x58  reset.o [1]
    .rodata              const    0x00000098     0x4  main.o [1]
    Veneer               ro code  0x0000009c    0x10  - Linker created -
    .text                ro code  0x000000ac    0x20  main.o [1]
    .text                ro code  0x000000cc    0x58  task.o [1]
    .text                ro code  0x00000124  0x16f8  dlmalloc.o [3]
    .text                ro code  0x0000181c    0x50  ABImemset.o [4]
    .text                ro code  0x0000186c    0x5c  ABImemcpy.o [4]
    .text                ro code  0x000018c8     0x8  heaptramp0.o [3]
    .text                ro code  0x000018d0     0xa  abort.o [3]
    .text                ro code  0x000018da     0x2  startup_MKL25Z4.o [1]
    .text                ro code  0x000018dc    0x2c  xgetmemchunk.o [3]
    .text                ro code  0x00001908     0xc  XXexit.o [4]
    .text                ro code  0x00001914    0x90  startup.o [1]
    .text                ro code  0x000019a4     0xc  system_MKL25Z4.o [1]
    .text                ro code  0x000019b0    0x1a  cmain.o [4]
    .text                ro code  0x000019ca     0x2  startup_MKL25Z4.o [1]
    .text                ro code  0x000019cc    0x28  data_init.o [4]
    .text                ro code  0x000019f4     0x8  exit.o [3]
    .text                ro code  0x000019fc     0xa  cexit.o [4]
    .text                ro code  0x00001a06     0x2  startup_MKL25Z4.o [1]
    CodeRelocate                  0x00001a08    0x10  <Block>
      Initializer bytes  const    0x00001a08    0x10  <for CodeRelocateRam-1>
    .data_init                    0x00001a18     0x4  <Block>
      Initializer bytes  const    0x00001a18     0x4  <for .data-1>
    .text                ro code  0x00001a1c     0x2  startup_MKL25Z4.o [1]
    .text                ro code  0x00001a1e     0x2  startup_MKL25Z4.o [1]
    .text                ro code  0x00001a20     0xc  cstartup_M.o [4]
    .text                ro code  0x00001a2c    0x40  zero_init3.o [4]
    .iar.init_table      const    0x00001a6c    0x10  - Linker created -
    .rodata              const    0x00001a7c     0x0  zero_init3.o [4]
                                - 0x00001a7c  0x1a3c

"P3":                                         0x2000
  CSTACK                          0x10000000  0x2000  <Block>
    CSTACK               uninit   0x10000000  0x2000  <Block tail>
                                - 0x10002000  0x2000

"P2":                                          0x620
  ApplicationRam                  0x10002000   0x620  <Block>
    CodeRelocateRam               0x10002000    0x10  <Block>
      CodeRelocateRam-1           0x10002000    0x10  <Init block>
        .textrw          inited   0x10002000    0x10  task.o [1]
    .data                         0x10002010     0x4  <Block>
      .data-1                     0x10002010     0x4  <Init block>
        .data            inited   0x10002010     0x4  task.o [1]
    .bss                          0x10002014   0x208  <Block>
      .bss               zero     0x10002014     0x4  task.o [1]
      .bss               zero     0x10002018    0x10  task.o [1]
      .bss               zero     0x10002028    0x18  dlmalloc.o [3]
      .bss               zero     0x10002040   0x1d8  dlmalloc.o [3]
      .bss               zero     0x10002218     0x4  xgetmemchunk.o [3]
    .noinit              uninit   0x1000221c     0x4  task.o [1]
    HEAP                          0x10002220   0x400  <Block>
      HEAP               uninit   0x10002220   0x400  <Block tail>
                                - 0x10002620   0x620

1.4 系统初始化表信息

map文件第四部分列出了经由系统初始化的表,这里只有bss段(即代码中所有仅定义但没有赋初值的全局变量),由于SRAM中数据存有一定不确定性,所以系统必须要在启动时将bss段内所有数据全部清零,以保证程序能正常运行。

*******************************************************************************
*** INIT TABLE
***

          Address     Size
          -------     ----
Zero (__iar_zero_init3)
    1 destination range, total size 0x208:
          0x10002014  0x208

1.5 各object文件所占存储资源信息

map文件第五部分会列出各object文件所占存储资源具体信息,有了这部分信息,我们便知道工程具体是哪个object文件(功能模块)占用资源最多,如果有代码size方面优化的需求,可以选择占用资源较多的object文件里的代码进行针对性地优化。

*******************************************************************************
*** MODULE SUMMARY
***

    Module             ro code  rw code  ro data  rw data
    ------             -------  -------  -------  -------
D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj: [1]
    main.o                  32                 4
    reset.o                 88
    startup.o              144
    startup_MKL25Z4.o       74
    system_MKL25Z4.o        12
    task.o                  88       16       20       28
    -----------------------------------------------------
    Total:                 438       16       24       28

command line: [2]
    -----------------------------------------------------
    Total:

dl6M_tln.a: [3]
    abort.o                 10
    dlmalloc.o           5 880                        496
    exit.o                   8
    heaptramp0.o             8
    xgetmemchunk.o          44                          4
    -----------------------------------------------------
    Total:               5 950                        500

rt6M_tl.a: [4]
    ABImemcpy.o             92
    ABImemset.o             80
    XXexit.o                12
    cexit.o                 10
    cmain.o                 26
    cstartup_M.o            12
    data_init.o             40
    zero_init3.o            64
    -----------------------------------------------------
    Total:                 336

    Linker created          16                16    9 216
---------------------------------------------------------
    Grand Total:         6 740       16       40    9 744

1.6 各object具体分配信息

map文件第六部分记录的是各object文件里的具体对象(变量,函数等)在存储空间里的具体分配,这里的信息对于调试来说非常重要。平时调试时我们除了单步执行、打断点之外,还会配合看内存的实时情况,有时候因为编译器优化的原因,从代码角度看不出逻辑问题(比如我们给变量s_variable0赋值为1),但是内存里(0x10002014)却并没有被更新为1,这时候工程肯定是有问题的,定位到了具体问题,然后我们再考虑解决问题的方法。

1.7 image占用存储资源信息

map文件第七部分会给出整个工程占用存储资源情况的总结,这里我们可以看到工程占用ROM资源6780bytes,RAM资源9760bytes,所以我们在选择芯片时必须保证ROM(FLASH),RAM要大于工程所需。

 6 740 bytes of readonly  code memory
     16 bytes of readwrite code memory
     40 bytes of readonly  data memory
  9 744 bytes of readwrite data memory

二、代码对象与section的关系

痞子衡在第二节课链接文件(.icf)里的讲过section的概念,并且列出了IAR系统里默认的各section的含义。经过上面对map文件的分析,现在让我们直接用demo工程里的main.c和task.c源文件来实例分析section:

至此,嵌入式开发里的map文件痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~

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