RT-1052学习笔记(2)-Cortex-M内核启动文件_main分析
阅读原文时间:2021年04月23日阅读:1

这篇文章梳理了RT1052的启动过程

从Reset_Handler直至main

  • 问题:分析RT1052启动流程的时候,卡在分散加载文件在启动的时候到底是怎么调用的。结果把问题点盯在启动文件的_main函数中。

  • 可能自己比较菜吧,死活找不到这函数的定义。没办法,分析试着分析一下map文件。起码map文件中有一些链接信息

    __Vectors_End                            0x60002400   Data           0  startup_mimxrt1052.o(RESET)
    __main                                   0x60002401   Thumb Code     0  entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000)
    _main_stk                                0x60002401   Thumb Code     0  entry4.o(.ARM.Collect$$$$00000003)
    _main_scatterload                        0x60002405   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)
    __main_after_scatterload                 0x60002409   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)
    _main_clock                              0x60002409   Thumb Code     0  entry7b.o(.ARM.Collect$$$$00000008)
    _main_cpp_init                           0x60002409   Thumb Code     0  entry8b.o(.ARM.Collect$$$$0000000A)
    _main_init                               0x60002409   Thumb Code     0  entry9a.o(.ARM.Collect$$$$0000000B)
    __rt_final_cpp                           0x60002411   Thumb Code     0  entry10a.o(.ARM.Collect$$$$0000000D)
    __rt_final_exit                          0x60002411   Thumb Code     0  entry11a.o(.ARM.Collect$$$$0000000F)
    Reset_Handler                            0x60002415   Thumb Code    24  startup_mimxrt1052.o(.text)
  • 然后,向量表结束到中断向量函数弱定义代码之间就是_main的代码链接信息了。

  • 但是!entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000)这是什么鬼?

  • ARM.Collect?按字面意思猜测猜测:会不会是自动生成的东西?

  • 那到底是编译生成的还是链接生成的?

  • 先从_main功能入手一下下。

  • _main函数网上的说法是准备C运行环境,然后跳转到真正的main函数中执行代码

  • 既然是准备C运行环境,初始化RW段总是需要吧?RW段的运行时域写在分散加载文件中,那东西是在链接的时候才会用到。所以,上面那一堆entry*.o文件应该是在链接程序的时候调用的了

  • 找一下MDK的帮助文档,找到一段话。文档在C:\Keil_v5\ARM\Hlp\DUI0377G_02_mdk_armlink_user_guide.pdf

  • 大意就是说链接程序时加入--startup=_main选项,MDK在链接程序的时候看到就会自动创建_main。

  • 然后知道了_main是怎么生成的了。现在单步跟踪一下MDK到底生成了什么样的_main。

  • 再次分析:看到所有的entryxx.o都是__main函数调用的子函数所在的文件,各子函数分别负责不同的功能。不是所有函数都会被编译进去,不需要的函数会被去掉。比如本程序中只保留_main_scatterload函数用作RW段的重定位

    __Vectors_End                            0x60002400   Data           0  startup_mimxrt1052.o(RESET)
    __main                                   0x60002401   Thumb Code     0  entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000)
    _main_stk                                0x60002401   Thumb Code     0  entry4.o(.ARM.Collect$$$$00000003)
    _main_scatterload                        0x60002405   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)
    __main_after_scatterload                 0x60002409   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)
    _main_clock                              0x60002409   Thumb Code     0  entry7b.o(.ARM.Collect$$$$00000008)
    _main_cpp_init                           0x60002409   Thumb Code     0  entry8b.o(.ARM.Collect$$$$0000000A)
    _main_init                               0x60002409   Thumb Code     0  entry9a.o(.ARM.Collect$$$$0000000B)
    __rt_final_cpp                           0x60002411   Thumb Code     0  entry10a.o(.ARM.Collect$$$$0000000D)
    __rt_final_exit                          0x60002411   Thumb Code     0  entry11a.o(.ARM.Collect$$$$0000000F)
    Reset_Handler                            0x60002415   Thumb Code    24  startup_mimxrt1052.o(.text)

 _main入口:

直接就进入了_main_scatterload函数,_main_stk被跳过不执行了。

_main_scatterload函数

  1. 首先就是加载0x60005068到r4
  2. 再就是加载0x60005088到r5

这两个数据是干嘛的?看map文件,这部分存放的就是程序链接的时候存放在flash的RW段数据。这段汇编的作用就是初始化RW段和ZI段数据。

    Region$$Table$$Base                      0x60005068   Number         0  anon$$obj.o(Region$$Table)
    Region$$Table$$Limit                     0x60005088   Number         0  anon$$obj.o(Region$$Table)

散列加载文件信息

0x60005068

0x60005088

散列加载文件信息结束地址

0x60005069

0x20000000

RW段运行时域起始地址

0x60005070

0x0000001C

RW段大小

0x60005074

0x60004ca0

__scatterload_copy入口地址

0x60005078

0x600050a4

不知道什么东西

0x6000507c

0x2000001c

ZI段运行时域起始地址

0x60005080

0x00000024

ZI段大小

0x60005084

0x60004cb0

__scatterload_null入口地址

搞定之后就真的跳转到熟悉的main函数了

其实在链接的时候还有很多和函数生成,不过在现在没有被用到就不在分析。道理都一样,以后就大致跟着流程走一遍就可以捋清了

重新梳理一遍启动文件执行流程

  • 放上代码

    Reset_Handler PROC
    EXPORT Reset_Handler [WEAK]
    IMPORT SystemInit
    IMPORT __main

                CPSID   I               ; Mask interrupts
                LDR     R0, =0xE000ED08    ;0xE000ED08 VTOR RW -b Vector Table Offset Register,摘自CM7参考手册
                ;告诉CM7当异常发生时去哪里找异常向量入口(异常向量入口重定向)
                LDR     R1, =__Vectors    ;异常向量首地址
                ;__Vectors指向的数据为-> DCD     |Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit|
                ;即从分散加载文件中连接计算出来的栈顶地址
                STR     R1, [R0]        ;将r1寄存器的值传送到地址值为r0的(存储器)内存
                LDR     R2, [R1]        ;将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R2。
                MSR     MSP, R2            ;设置栈顶
                LDR     R0, =SystemInit    
                BLX     R0                ;跳转SystemInit函数
                CPSIE   i               ; Unmask interrupts
                LDR     R0, =__main
                BX      R0
                ENDP
  • 上电系统进入boot ROM,经过初始化,判断启动设置后进入Reset_Handler 

  • 屏蔽中断

  • 设置CM7异常向量表入口

  • 设置栈顶

  • 跳转SystemInit:初始化浮点运算单元,关闭看门狗,关闭Systick时钟,设置ICACHE,DCACHE

这个函数想再分析一波,想一下,程序执行到这里的时候并没有初始化什么C语言的准备环境,比如RW段初始化,ZI段初始化。仅仅是初始化了栈顶。为什么这个函数可以正常运行?

答:是位置无关码,这个函数并没有定义什么已经初始化的变量,没有调用全局变量,没有静态变量。所有操作都是设置寄存器。所以这个函数并不依赖RW+ZI段。所以这个函数可以正常运行。

怎么利用SystemInit函数?

答:可以在这个函数中加入初始化外扩的SDRAM,然后把需要放在SDRAM的段通过分散加载文件进行配置。等_main函数执行的时候就可以实现RW+ZI段的初始化了

  • 跳转_main:具体动作上面分析了
  • 进入真正main函数