RO段、RW段和ZI段

1、RO段、RW段和ZI段            要了解RO，RW和ZI需要首先了解以下知识： ARM程序的组成            此处所说的“ARM程序”是指在ARM系统中正在执行的程序，而非保存在ROM中的bin映像（image）文件，这一点清注意区别。            一个ARM程序包含3部分：RO，RW和ZI。RO是程序中的指令和常量；RW是程

2、序中的已初始化变量;ZI是程序中的未初始化的变量.由以上3点说明可以理解为：RO就是readonly，RW就是read/write，ZI就是zero  ARM映像文件的组成            所谓ARM映像文件就是指烧录到ROM中的bin文件，也称为image文件。以下用Image文件来称呼它。            Image文件包含了RO和RW数据。之所以Image文件不包含ZI数据，是因为ZI数据都是0，没

3、必要包含，只要程序运行之前将ZI数据所在的区域一律清零即可。包含进去反而浪费存储空间。            Q：为什么Image中必须包含RO和RW？            A：因为RO中的指令和常量以及RW中初始化过的变量是不能像ZI那样“无中生有”的。 ARM程序的执行过程            从以上两点可以知道，烧录到ROM中的image

4、文件与实际运行时的ARM程序之间并不是完全一样的。因此就有必要了解ARM程序是如何从ROM中的image到达实际运行状态的。            实际上，RO中的指令至少应该有这样的功能：            1. 将RW从ROM中搬到RAM中，因为RW是变量，变量不能存在ROM中。            2. 将ZI所在的RAM区域全部清零，因为ZI区

5、域并不在Image中，所以需要程序根据编译器给出的ZI地址及大小来将相应得RAM区域清零。ZI中也是变量，同理：变量不能存在ROM中            在程序运行的最初阶段，RO中的指令完成了这两项工作后C程序才能正常访问变量。否则只能运行不含变量的代码。            说了上面的可能还是有些迷糊，RO，RW和ZI到底是什么，下面我将给出几个例子，最直观的来说明RO，RW，ZI在C中是什么意思。1、RO  

6、0;         看下面两段程序，他们之间差了一条语句，这条语句就是声明一个字符常量。因此按照我们之前说的，他们之间应该只会在RO数据中相差一个字节（字符常量为1字节）。            Prog1：            #include <stdio.h>          

7、60;void main(void)                                                Prog2：            #include <std

8、io.h>            const char a = 5；            void main(void)                                    

9、            Prog1编译出来后的信息如下：            =            Code RO Data RW Data ZI Data Debug            948 60 0 96 0 Grand Totals   &#

10、160;        =            Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)            Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)            Total ROM Size(Co

11、de + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)            =            Prog2编译出来后的信息如下：            =            Code RO Data RW Data ZI Data Debug&#

12、160;           948 61 0 96 0 Grand Totals            =            Total RO Size(Code + RO Data) 1009 ( 0.99kB)            Total RW Size(RW Data +

13、 ZI Data) 96 ( 0.09kB)            Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)            =            以上两个程序编译出来后的信息可以看出：           &

14、#160;Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data两类数据。他们的唯一区别就是Prog2的RO Data比Prog1多了1个字节。这正和之前的推测一致。            如果增加的是一条指令而不是一个常量，则结果应该是Code数据大小有差别。2、RW            同样再看两个程序，他们之间只相差一个“已初始化的变量”，按照之前所讲的，已初始化的变量应该是算在RW中的，所以两个程序之间应该是RW大小有区别

15、。            Prog3：            #include <stdio.h>            void main(void)                      

16、                         Prog4：            #include <stdio.h>            char a = 5；          

17、  void main(void)                                                Prog3编译出来后的信息如下：            =&

18、#160;           Code RO Data RW Data ZI Data Debug            948 60 0 96 0 Grand Totals            =            Total RO Size(Code + RO Data) 10

19、08 ( 0.98kB)            Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)            Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)            =       

20、;     Prog4编译出来后的信息如下：     =            Code RO Data RW Data ZI Data Debug            948 60 1 96 0 Grand Totals            =    

21、       Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)            Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)            Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)    

22、       =            可以看出Prog3和Prog4之间确实只有RW Data之间相差了1个字节，这个字节正是被初始化过的一个字符型变量“a”所引起的。 3、ZI            再看两个程序，他们之间的差别是一个未初始化的变量“a”，从之前的了解中，应该可以推测，这两个程序之间应该只有ZI大小有差别。      

23、      Prog3：            #include <stdio.h>            void main(void)                             &

24、#160;                  Prog4：            #include <stdio.h>            char a；            void main(void)  &#

25、160;                                             Prog3编译出来后的信息如下：            =       

26、     Code RO Data RW Data ZI Data Debug            948 60 0 96 0 Grand Totals            =            Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)    

27、        Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)            Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)            =            Prog4编译出来后

28、的信息如下：            =            Code RO Data RW Data ZI Data Debug            948 60 0 97 0 Grand Totals            =     

29、0;      Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)            Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)            Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)     

30、0;      =            编译的结果完全符合推测，只有ZI数据相差了1个字节。这个字节正是未初始化的一个字符型变量“a”所引起的。            注意：如果一个变量被初始化为0，则该变量的处理方法与未初始化华变量一样放在ZI区域。            即：ARM C程序中，所有的未初始化变量都

31、会被自动初始化为0。总结：            1、 C中的指令以及常量被编译后是RO类型数据。            2、 C中的未被初始化或初始化为0的变量编译后是ZI类型数据。            3、 C中的已被初始化成非0值的变量编译后市RW类型数据。           &

32、#160;附：            程序的编译命令（假定C程序名为tst.c）：            armcc -c -o tst.o tst.c            armlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o&

33、#160;           编译后的信息就在aa.map文件中。            ROM主要指：NAND Flash，Nor Flash            RAM主要指：PSRAM，SDRAM，SRAM，DDRAM  -  Image?Limit 的含义对于刚学习ARM的人来说，如果分析它的启动代码，往往不明白下面

34、几个变量的含义：|ImageROLimit|、|ImageRWBase|、|ImageZIBase|。首先申明我使用的调试软件为ADS1.2，当我们把程序编写好以后，就要进行编译和链接了，在ADS1.2中选择MAKE按钮，会出现一个Errors and Warnings 的对话框，在该栏中显示编译和链接的结果，如果没有错误，在文件的最后应该能看到Image component sizes，后面紧跟的依次是Code，RO Data ，RW Data ，ZI Data ，Debug 各个项目的字节数，最后会有他们的一个统计数据：Code 163632 ，RO Data 20939 ，RW Data

35、 53 ，ZI Data 17028Tatal RO size (Code+ RO Data)             184571 (180.25kB)Tatal RW size(RW Data+ ZI Data)           17081(16.68 kB)Tatal ROM size(Code+ RO Data+ RW Data)   184624(180.30 kB)后面的字节数是根据用户不同的程序而来

36、的，下面就以上面的数据为例来介绍那几个变量的计算。在ADS的Debug Settings中有一栏是Linker/ARM Linker，在output选项中有一个RO base选项，下面应该有一个地址，我这里是0x0c100000，后面的RW base 地址是0x0c200000，然后在Options选项中有Image entry point ，是一个初始程序的入口地址，我这里是0x0c100000 。有了上面这些信息我们就可以完全知道这几个变量是怎么来的了：|ImageROBase| = Image entry point = 0x0c100000 ;表示程序代码存放的起始地址|ImageRO

37、Limit|=程序代码起始地址+代码长度+1=0x0c100000+Tatal RO size+1= 0x0c100000 + 184571 + 1 = 0x0c100000 +0x2D0FB + 1= 0x0c12d0fc|ImageRWBase| = 0x0c200000 ;由RW base 地址指定|ImageRWLimit| =|ImageRWBase|+ RW Data 53 = 0x0c200000+0x37（4的倍数,0到55，共56个单元）=0x0c200037|ImageZIBase| = |ImageRWLimit| + 1 =0x0c200038|ImageZILimit

38、| = |ImageZIBase| + ZI Data 17028                            =0x0c200038 + 0x4284                            =0x0c2042bc也可以由此计算：|ImageZILimit| = |Imag

39、eRWBase| +TatalRWsize(RWData+ZIData) 17081                            =0x0c200000+0x42b9+3（要满足4的倍数）                            =0x0c2042bc 加点自己的补

40、充：RO 是code + RO Data ，RO data应该是const声明的常量下载到固件中的代码包括RO和RW，ZI主要被malloc 函数用到，还有这些概念和堆栈的联系，malloc声明的变量在heap（堆）中，stack（栈）是用来存放临时变量的。  -  一般而言，一个程序包括只读的代码段和可读写的数据段。在ARM的集成开发环境中，只读的代码段和常量被称作RO段(ReadOnly)；可读写的全局变量和静态变量被称作RW段(ReadWrite)；RW段中要被初始化为零的变量被称为ZI段(ZeroInit)。对于嵌入式系统而言，程序映象

41、都是存储在Flash存储器等一些非易失性器件中的，而在运行时，程序中的RW段必须重新装载到可读写的RAM中。这就涉及到程序的加载时域和运行时域。简单来说，程序的加载时域就是指程序烧入Flash中的状态，运行时域是指程序执行时的状态。对于比较简单的情况，可以在ADS集成开发环境的ARM LINKER选项中指定RO BASE和RW BASE，告知连接器RO和RW的连接基地址。对于复杂情况，如RO段被分成几部分并映射到存储空间的多个地方时，需要创建一个称为“分布装载描述文件”的文本文件，通知连接器把程序的某一部分连接在存储器的某个地址空间。需要指出的是，分布装载描述文件中的定义要按照系统重定向后的存

42、储器分布情况进行。在引导程序完成初始化的任务后，应该把主程序转移到RAM中去运行，以加快系统的运行速度。            什么是arm的映像文件，arm映像文件其实就是可执行文件，包括bin或hex两种格式，可以直接烧到rom里执行。在axd调试过程中，我们调试的是axf文件，其实这也是一种映像文件，它只是在bin文件中加了一个文件头和一些调试信息。映像文件一般由域组成，域最多由三个输出段组成(RO,RW,ZI)组成，输出段又由输入段组成。所谓域，指的就是整个bin映像文件所处在的区域，它又分为加载域和运行域

43、。加载域就是映像文件被静态存放的工作区域，一般来说flash里的 整个bin文件所在的地址空间就是加载域，当然在程序一般都不会放在 flash里执行，一般都会搬到sdram里运行工作，它们在被搬到sdram里工作所处的地址空间就是运行域。我们输入的代码，一般有代码部分和数据部分，这就是所谓的输入段，经过编译后就变成了bin文件中ro段和rw段，还有所谓的zi段，这就是输出段。对于加载域中的输出段，一般来说ro段后面紧跟着rw段，rw段后面紧跟着zi段。在运行域中这些输出段并不连续，但rw和zi一定是连着的。zi段和rw段中的数据其实可以是rw属性。    

44、0;            | ImageROBase| |ImageROLimit| |ImageRWBase| |ImageZIBase| |ImageZILimit|这几个变量是编译器通知的，我们在 makefile文件中可以看到它们的值。它们指示了在运行域中各个输出段所处的地址空间。| ImageROBase| 就是ro段在运行域中的起始地址，|ImageROLimit| 是ro段在运行域中的截止地址。其它依次类推。我们可以在linker的output中指定，在 simple模式中，ro base对应的就是

45、| ImageROBase|，rw base 对应的是|ImageRWBase|，由于rw和zi相连，|ImageZIBase| 就等于|ImageZIlimit| .其它的值都是编译器自动计算出来的。            下面是2410启动代码的搬运部分，我给出注释            BaseOfROM DCD |ImageROBase|            

46、;TopOfROM DCD |ImageROLimit|            BaseOfBSS DCD |ImageRWBase|            BaseOfZero DCD |ImageZIBase|            EndOfBSS DCD |ImageZILimit|        &

47、#160;   adr r0, ResetEntry;    ResetEntry是复位运行时域的起始地址，在boot nand中一般是0            ldr r2, BaseOfROM;            cmp r0, r2            ldreq r0, TopOfROM;Top

48、OfROM=0x30001de0，代码段地址的结束            beq InitRam             ldr r3, TopOfROM            ；part 1，通过比较，将ro搬到sdram里，搬到的目的地址从 | ImageROBase| 开始，到|ImageROLimit|结束   

49、0;                    0             ldmia r0!, r4-r7            stmia r2!, r4-r7            cmp r2, r3  &

50、#160;         bcc %B0;                        ；part 2，搬rw段到sdram，目的地址从|ImageRWBase| 开始，到|ImageZIBase|结束            sub r2, r2, r3;r2=0            sub r0, r0, r2                InitRam ;carry rw to baseofBSS         &#