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

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生成功能�，F(xiàn)在到了 Keil MDK，這個 IDE 其實(shí)跟 MCUXpresso IDE 一樣也支持鏈接文件配置自動生成，但是具體功能設(shè)計上有各有千秋，今天我們就來了解下：
; G7 ~2 O: E2 ]

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）
我們隨便選擇一個測試?yán)�程：\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：
- Q3 e3 h( t9 s) k7 ?LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 {
  VECTOR_ROM 0x30002000 FIXED 0x00000400 {
    * (.isr_vector,+FIRST)
  }
0 B) Y* X5 p$ y/ Z: I  ER_m_text 0x30002400 FIXED 0x00FFDC00 {
    * (InRoot$$Sections)
8 w8 ?+ I" k+ W    .ANY (+RO)
  }
" ~0 r3 D) E1 r# g  RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 {
    .ANY (+RW +ZI)
  }
  ARM_LIB_HEAP +0 EMPTY 0x00000400 {
  }
, y2 v/ Y; k, |+ Z4 }  ARM_LIB_STACK 0x20040000 EMPTY -0x00000400 {
. }9 b3 f" C! y# }  }
}
現(xiàn)在我們再創(chuàng)建一個新源文件 critical_code.c 用于示例關(guān)鍵函數(shù)，將這個源文件添加進(jìn) hello_world_demo_cm7.uvprojx 工程里，critical_code.c 文件中只有如下三個測試函數(shù)（它們在 main 函數(shù)里會被調(diào)用）：
8 e' z; r* H: A) E6 l. Cvoid critical_func1(uint32_t n)
{
0 ^2 I7 v* }1 _$ d  Q    PRINTF("Arg = %d .\r
; C/ S/ N$ x/ K6 L. z3 d* T9 z% ^", n);
}
# t5 h) s6 B. R; rvoid critical_func2(uint32_t n)
{
, O% s) R5 D# g6 y1 N1 ^( S    PRINTF("Arg * 2 = %d .\r
. X! r7 K: s( c0 Z" y; P- d", 2 * n);
}
void critical_func3(uint32_t n)
. Z7 X; K/ ?2 h: b9 T5 U+ a{
( B' y2 U  @; q& Q    PRINTF("Arg * 3 = %d .\r
5 _+ z, Q' Q0 _0 K" Q", 3 * n);
7 P2 B3 Z7 k* ^! c* ^- ^}
6 ^! r" T; p# _5 U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 中的三個函數(shù)都會被鏈在 Flash 空間里（均在 .text 段里）。
$ I1 W: s- i8 q7 C===============================================================================
+ v8 q1 ]' a' G" `9 ?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)
" a( t0 T# g7 K( j. }) [# F% I    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
& Q' b7 {/ B+ {5 |$ z    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
. r1 N8 ~6 I; Y$ m    0x3000548c   0x3000548c   0x00000004   PAD
. U/ w% \! d) D===============================================================================
Image component sizes
; I. E8 R# ~( x$ J; M) B6 C, d/ u% e      Code (inc. data)   RO Data    RW Data    ZI Data      Debug   Object Name
1 N: v9 B9 N% z        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）。
# y0 [2 D- j1 q2.1 自定義section指定函數(shù) - 針對單個函數(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
+ x3 g1 y4 X$ M", n);
2 ]$ Y+ e1 P' L* r2 R}
; N* A; y% {5 k0 evoid critical_func2(uint32_t n)
{
+ l$ W  @( R1 h3 b: ?- T+ H! g    PRINTF("Arg * 2 = %d .\r
! |# d* L+ n  C/ g/ a8 u4 W", 2 * n);
}
% `8 {0 O( a. a: S8 Nvoid critical_func3(uint32_t n)
' G. T; o2 {# p$ }9 g: l{
    PRINTF("Arg * 3 = %d .\r
", 3 * n);
}
然后在工程鏈接文件 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 里將這個自定義的 section .criticalFunc 也放進(jìn) RW_m_data 執(zhí)行域中：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 {
3 j; [1 ^# h+ l. k7 c- ]+ \  ; ...
  RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 {
    .ANY (+RW +ZI)
+ S- w( q* L- y4 V! Q: Q+ \% |    * (.criticalFunc)  ;添加 .criticalFunc 段
* N/ U0 x5 x& _/ C" H* ^  B      ; 第二種寫法：*.o (.criticalFunc)
4 G9 P- |& u2 v3 P# h  }
/ d! T1 u7 \) D: w  ; ...
3 U* D9 J  }, O, L: d}
1 d% `/ B) I# _$ C& j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 critical_func1() 已經(jīng)被放到自定義段 .criticalFunc 里，并且這個段被 MDK 底層鏈接器鏈接到了 RAM 里（RW_m_data 執(zhí)行域空間）。
===============================================================================
  E+ a2 C* W, w. |4 iImage Symbol Table
7 H7 x8 b6 s9 z3 o    Global Symbols
  u5 n. `2 t+ a" [    Symbol Name                              Value     Ov Type        Size  Object(Section)
( W. f8 l+ b' A" @4 h8 r) S    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)
: j; _6 R* Q) x1 W8 ?: g===============================================================================
Memory Map of the image
' v% D: N/ ?( Z  V- s0 h    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
/ z  k+ k7 J% p- O    0x20000000   0x30005f60   0x0000001c   Code   RO           17    .criticalFunc       critical_code.o
/ S3 a# O& `7 x$ c% _. |% Y+ h    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
# K0 @: d/ Y2 N    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。