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实战经验 | STM32CubeIDE 实用技巧之 ld 链接文件

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STMCU-管管发布时间：2021-5-20 16:28

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文章简介:	STM32CubeIDE 是 ST 推出的免费集成编译环境，基于 Eclipse 开源框架，集成了 GCC、GDB 等免费的编译器、链接器，支持 STM32 全系列芯片，可以创建 C/C++工程，支持调试、波形实时仿真、一键下载等。

实战经验 | STM32CubeIDE 实用技巧之 ld 链接文件

STM32CubeIDE 是 ST 推出的免费集成编译环境，基于 Eclipse 开源框架，集成了 GCC、GDB 等免费的编译器、链接器，支持 STM32 全系列芯片，可以创建 C/C++工程，支持调试、波形实时仿真、一键下载等。

在实际项目中，有时候需要对内存进行细分时，比如指定变量/函数/文件到特殊地址等等，KEIL 可以通过“*.sct”文件来实现；IAR 可以通过“*.icf”文件来实现；对于 STM32CubeIDE，可以通过“*.ld”链接文件来实现。本文将介绍 GCC 的“*.ld”链接文件的常见用法，供大家参考使用。

STM32CubeIDE 实用技巧之ld 链接文件

基本概念

“*.ld”链接文件组合了许多对象和归档文件，重新定位它们的数据并绑定符号引用。通常，编译程序的最后一步是运行“*.ld”链接文件。

通俗来讲，链接文件可以描述输入文件中的段，将其映射到输出文件中，并指定输出文件中的内存分配。

以下就是链接文件涉及到的相关概念：

PART1.内存（Memory）

语法：

注释：
这里的“attr”只能由以下特性组成：

‘R’ Read-only section
‘W’ -- Read/write section
‘X’ -- Executable section
‘A’ -- Allocatable section
‘I’ -- Initialized section
‘L’ -- Same as ‘I’
‘!’ -- Invert the sense of any of the attributes that follow

示例：

注释：
“xrw”表示“RAM”区是可读、可写和可执行的，且 RAM 的起始地址为“0x20000000”，长度为 36K。
“rx”表示“FLASH”区是可读和可执行的，FLASH 的起始地址为“0x08000000”，长度为 128K。

PART2.段（Section）

Section 有 loadable(可加载) 和 allocatable(可分配)两种类型。不可加载也不可分配的内存段，通常包含某些调试信息。

loadable(可加载)是指：程序运行时，该段内容应该被加载到内存中。

allocatable(可分配)是指：该段的内容应该被预留出，但不应该加载任何别的内容（某些情况下，这些内存必须归零）。

“可加载”和“可分配”的 section 都有两个地址：“VMA”和“LMA”。

VMA（the virtual memory address）：这是运行输出文件时，该 section 的地址。VMA 是可选项，可以不设置。

LMA（load memory address）：这是加载 section 时的地址。

在大多数情况下，这两个地址是相同的。当然也可以不相等，比如下面的例子就是 LMA 和 VMA 不同的案例：数据段被加载到 ROM 中，然后在程序启动时复制到 RAM 中（通常用于初始化全局变量）。此时 ROM 地址就是LMA，RAM 地址就是 VMA。

语法：

注释：
大多数的段仅使用了上述的一部分属性。

示例：

注释：

上述示例中“.isr_vector”的 LMA 与 VMA 是相等的。“.data”因为有“>RAM AT> FLASH”的修饰，表示.data 段的 VMA 为 RAM，LMA 为 FLASH。即.data 段的内容会放在 FLASH 中，但是运行时，会加载到 RAM 中。

链接脚本

完整的“*.ld”链接文件通常会包含入口点、memory 以及 section 的内容。

PART1.入口点

语法：ENTRY(symbol)
用途：程序中要执行的第一个指令，也称为入口点。

示例：

注释：
在 STM32 的工程中，默认的入口点是“Reset_Handler”函数。

PART2.
常用命令

1. ASSERT

语法：ASSERT(exp, message)确保 exp 是非零值，如果为零，将以错误码的形式退出链接文件，并输出 message。
用途：在必要的位置添加断言，可以清晰的定位问题。
示例：

注释：
当示例中的“_estack”大于“_Min_Stack_Size + _Min_Heap_Size”时，会出现如下的信息。

2. PROVIDE
语法：PROVIDE(symbol = expression)
用途：在某些情况下，链接器脚本只需要定义一个被引用的符号，并且该符号不是由链接中包含的任何对象定义的。
示例：

3. HIDDEN
语法：HIDDEN(symbol = expression)
用途：对于 ELF 目标端口，符号将被隐藏且不被导出。

示例：

4. PROVIDE_HIDDEN

语法：PROVIDE_HIDDEN(symbol = expression)
用途：和 PROVIDE 用法相同，是 PROVIDE 和 HIDDEN 的结合体。

示例：

5. KEEP

语法：PROVIDE_HIDDEN(symbol = expression)
用途：当链接器使用('--gc-sections') 进行垃圾回收时，KEEP()可以使得被标记段的内容不被清除。

示例：

PART1.
入口点

PART3.简单脚本示例

首先我们来看一个简单的脚本示例：

注释：
这里指定了 code、已初始化的数据以及未初始化的数据的内存分布。对于这个示例，程序会在地址 0x10000 处装载代码，并且数据会从地址 0x8000000 开始。特殊符号“.”，是位置计数器（location counter），按输出段的大小递增，设置位置计数器可以改变输出段的地址在“SECTIONS”命令的开头，位置计数器的值为“0”。位置计数器可以进行算数运算。

高阶使用

PART1.位置计数器

在 section 的描述中，位置计数器“.”可以进行算术运算，由此产生空隙来满足特定需求。

注释：
例如这里的“. = . + 0x04;”就实现了 SE_CallGate_Fun 段的空间中，插入一段 0x04 的空隙。

PART2.
指定“变量”的输出地址

可以定义如下的 memory，然后将“变量”存放于该 memory，就能控制“变量”的输出地址。

同时在 c 文件中，在定义“变量”时，添加如下对应的属性

注释：
变量将位于“0x20000000 ~ 0x200002FF”区域（如果仅仅只有 key 数组位于该区域，将从 0x20000000 开始存放，如果有多个变量存储于该区域，将按照编译的顺序，从 0x20000000 依次存放）。

PART3.
指定“函数”的输出地址

可以定义如下的 memory 和 section，然后将“函数”存放于该 section，就能控制“函数”的输出地址。

同时在 c 文件中，在“函数”的实现部分，添加如下对应的属性：

注释：

函数“call_gate”将存放于 0x08000304 处（留意此处的位置计数器将产生 0x04 的内存间隙）。

PART4.
指定“文件”的输出地址

可以定义如下的 memory 和 section，然后将指定的文件存放于该 section，就能控制“文件”的输出地址。

注释：

示例中将 main.o 指定到 FLASH 区域中；更改 FLASH 的地址或者 main_section 的 LMA，就可以实现将特定文件指定到特定内存区域。

总结

STM32CubeIDE 链接文件（*.ld）的详细说明文档位于“Help”->“Read STM32CubeIDE Documentation”->“C/C++ Linker”（ld.pdf）。该文档对 ld 文件的格式和内容进行了详细的说明，需要时可以查阅。实际项目中，通过综合利用上述的技巧，可以实现对内存的准确分配，来满足不同的应用场景。