在MDK開發(fā)環(huán)境下將關(guān)鍵函數(shù)重定向到RAM中執(zhí)行的幾種方法

硬件花園 · 發(fā)表于 2021-9-12 22:52:00

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家分享的是在MDK開發(fā)環(huán)境下將關(guān)鍵函數(shù)重定向到RAM中執(zhí)行的幾種方法。
這個(gè)關(guān)鍵函數(shù)重定向到 RAM 中執(zhí)行系列文章，痞子衡已經(jīng)寫過《IAR篇》、《MCUXpresso IDE篇》，今天一鼓作氣把 Keil MDK 篇也寫了，做個(gè)全家桶。
把 Keil MDK 放到最后來寫，其實(shí)痞子衡是有用意的。第一篇寫 IAR，我們基本上是要純手工改鏈接文件。第二篇寫 MCUXpresso IDE，我們除了手工改鏈接文件，也在利用它的鏈接文件配置自動(dòng)生成功能。現(xiàn)在到了 Keil MDK，這個(gè) IDE 其實(shí)跟 MCUXpresso IDE 一樣也支持鏈接文件配置自動(dòng)生成，但是具體功能設(shè)計(jì)上有各有千秋，今天我們就來了解下：

Note：本文使用的 Keil uVision 軟件版本是 v5.31.0.0。一、準(zhǔn)備工作為了便于描述后面的函數(shù)重定向方法實(shí)現(xiàn)，我們先做一些準(zhǔn)備工作，選定的硬件平臺(tái)是恩智浦 MIMXRT1170-EVK，主芯片內(nèi)部有2MB RAM，外掛了 16MB Flash 和 2 片 32MB SDRAM。這些存儲(chǔ)設(shè)備在芯片系統(tǒng)中映射地址空間如下：
NOR Flash: 0x30000000 - 0x30FFFFFF （16MB）
ITCM RAM:  0x00000000 - 0x0003FFFF （256KB）
DTCM RAM:  0x20000000 - 0x2003FFFF （256KB）
OCRAM:    0x20200000 - 0x2037FFFF （1.5MB）
SDRAM:    0x80000000 - 0x83FFFFFF （64MB）
我們隨便選擇一個(gè)測試?yán)蹋篭SDK_2.10.0_EVK-MIMXRT1170\boards\evkmimxrt1170\demo_apps\hello_world\cm7\mdk，其中 flexspi_nor 工程是最典型的代碼鏈接場景（見 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 文件），全部的 readonly 段分配在 0x30000000 - 0x30FFFFFF 空間（在 Flash 中），全部的 readwrite 段分配在 0x20000000 - 0x2003FFFF 空間（在 DTCM 中）。鏈接文件精簡如下：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 {
  VECTOR_ROM 0x30002000 FIXED 0x00000400 {
* (.isr_vector,+FIRST)
  }
  ER_m_text 0x30002400 FIXED 0x00FFDC00 {
* (InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
  }
  RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 {
.ANY (+RW +ZI)
  }
  ARM_LIB_HEAP +0 EMPTY 0x00000400 {
  }
  ARM_LIB_STACK 0x20040000 EMPTY -0x00000400 {
  }
}
現(xiàn)在我們再創(chuàng)建一個(gè)新源文件 critical_code.c 用于示例關(guān)鍵函數(shù)，將這個(gè)源文件添加進(jìn) hello_world_demo_cm7.uvprojx 工程里，critical_code.c 文件中只有如下三個(gè)測試函數(shù)（它們在 main 函數(shù)里會(huì)被調(diào)用）：
void critical_func1(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg = %d .\r
", n);
}
void critical_func2(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 2 = %d .\r
", 2 * n);
}
void critical_func3(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 3 = %d .\r
", 3 * n);
}
編譯鏈接修改后的工程，然后查看其映射文件（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 文件相關(guān)的內(nèi)容如下，顯然 critical_code.c 中的三個(gè)函數(shù)都會(huì)被鏈在 Flash 空間里（均在 .text 段里）。
===============================================================================
Image Symbol Table
Global Symbols
Symbol Name                            Value    Ov Type       Size  Object(Section)
critical_func1                         0x30005429 Thumb Code 28  critical_code.o(.text.critical_func1)
critical_func2                         0x30005449 Thumb Code 32  critical_code.o(.text.critical_func2)
critical_func3                         0x30005469 Thumb Code 36  critical_code.o(.text.critical_func3)
===============================================================================
Memory Map of the image
Execution Region ER_m_text (Exec base: 0x30002400, Load base: 0x30002400, Size: 0x00003b68, Max: 0x00fbdc00, ABSOLUTE, FIXED)
Exec Addr Load Addr Size       Type Attr    Idx E Section Name       Object
0x30005428 0x30005428 0x0000001c Code RO          17 .text.critical_func1  critical_code.o
0x30005444 0x30005444 0x00000004 PAD
0x30005448 0x30005448 0x00000020 Code RO          19 .text.critical_func2  critical_code.o
0x30005468 0x30005468 0x00000024 Code RO          21 .text.critical_func3  critical_code.o
0x3000548c 0x3000548c 0x00000004 PAD
===============================================================================
Image component sizes
   Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data    Debug Object Name
      96       56       0       0       0       903 critical_code.o
二、重定向到RAM中方法我們現(xiàn)在要做的事就是將 critical_code.c 文件中的函數(shù)重定向到 RAM 里執(zhí)行，原鏈接文件 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 中指定的是 DTCM 來存放 readwrite 段，那我們就嘗試將關(guān)鍵函數(shù)放到 DTCM 里（如需改到 ITCM、OCRAM、SDRAM，方法類似）。
2.1 自定義section指定函數(shù) - 針對單個(gè)函數(shù)第一種方法是用 __attribute__((section("UserSectionName"))) 語法來修飾函數(shù)定義，將其放到自定義程序段里。這種方法主要適用重定向單個(gè)關(guān)鍵函數(shù)，比如我們將 critical_func1() 函數(shù)放到名為 .criticalFunc 的自定義段里：
__attribute__((section(".criticalFunc"))) void critical_func1(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg = %d .\r
", n);
}
void critical_func2(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 2 = %d .\r
", 2 * n);
}
void critical_func3(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 3 = %d .\r
", 3 * n);
}
然后在工程鏈接文件 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 里將這個(gè)自定義的 section .criticalFunc 也放進(jìn) RW_m_data 執(zhí)行域中：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 {
  ; ...
  RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 {
.ANY (+RW +ZI)
* (.criticalFunc)  ;添加 .criticalFunc 段
   ; 第二種寫法：*.o (.criticalFunc)
  }
  ; ...
}
編譯鏈接修改后的工程，然后查看其映射文件（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 文件相關(guān)的內(nèi)容如下，此時(shí) critical_func1() 已經(jīng)被放到自定義段 .criticalFunc 里，并且這個(gè)段被 MDK 底層鏈接器鏈接到了 RAM 里（RW_m_data 執(zhí)行域空間）。
===============================================================================
Image Symbol Table
Global Symbols
Symbol Name                            Value    Ov Type       Size  Object(Section)
critical_func1                         0x20000001 Thumb Code 28  critical_code.o(.criticalFunc)
critical_func2                         0x30005429 Thumb Code 32  critical_code.o(.text.critical_func2)
critical_func3                         0x30005449 Thumb Code 36  critical_code.o(.text.critical_func3)
===============================================================================
Memory Map of the image
Execution Region RW_m_data (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x30005f60, Size: 0x00000078, Max: 0x0003f800, ABSOLUTE)
Exec Addr Load Addr Size       Type Attr    Idx E Section Name       Object
0x20000000 0x30005f60 0x0000001c Code RO          17 .criticalFunc    critical_code.o
Execution Region ER_m_text (Exec base: 0x30002400, Load base: 0x30002400, Size: 0x00003b60, Max: 0x00fbdc00, ABSOLUTE, FIXED)
Exec Addr Load Addr Size       Type Attr    Idx E Section Name       Object
0x30005428 0x30005428 0x00000020 Code RO          19 .text.critical_func2  critical_code.o
0x30005448 0x30005448 0x00000024 Code RO          21 .text.critical_func3  critical_code.o
0x3000546c 0x3000546c 0x00000004 PAD
===============================================================================
Image component sizes
   Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data    Debug Object Name
      96       56       0       0       0       903 critical_code.o
2.2 自定義section指定函數(shù) - 針對同一文件里的多個(gè)函數(shù)第二種方法是利用 #pragma 語法來修飾函數(shù)定義（注意 AC5 編譯器 Armcc 和 AC6 編譯器 Armclang 語法不太一樣），將同一源文件里緊挨在一起的多個(gè)關(guān)鍵函數(shù)放到自定義段里。比如我們將 critical_func1() 和 critical_func2() 函數(shù)放到名為 .criticalFunc 的自定義段里：

Note: 這種方法一般情況下不太推薦，代碼可移植性較差。

在MDK開發(fā)環(huán)境下將關(guān)鍵函數(shù)重定向到RAM中執(zhí)行的幾種方法

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