ARM学习（39）ARM-GCC编译出的Bin文件过大解决方案

笔者之前一直有遇到ARM-GCC生成的bin文件过大的情况，就是要烧录的bin文件高达上百M，比axf文件还大。

1、问题背景

如下图所示，笔者要烧录的bin文件是gd32vf103.bin，有384MB，elf文件才60KB，明显有问题，无法烧录。
在这里插入图片描述
生成的elf文件地址也没问题，因为加载到Trace32上面，地址也显示正常，是通过对比链接脚本观察得出来的结论。

启动代码地址：0x08000164
main函数地址：0x20000010
Trace32 一般不做分散加载，加载到哪的地址就算哪，分散加载一般是启动代码做的，属于运行态。具体分散加载可以参考这篇文章ARM学习（4）分散加载启动。

链接脚本的代码如下：

OUTPUT_ARCH( "riscv" )ENTRY( _start )MEMORY
{ /* Run in FLASH */ flash (rxai!w) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 128kram   (wxa!ri) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 32K   
}SECTIONS
{__stack_size = DEFINED(__stack_size) ? __stack_size : 2K;.init           :{KEEP (*(SORT_NONE(.init)))}>flash AT>flash .boot :{KEEP (*(SORT_NONE(.boot)))} >flash AT>flash .entry :{KEEP (*(SORT_NONE(.entry)))FILL(0xAA)} >flash AT>flash /*  .sysinit :{FILL(0xAA)obj/system_gd32vf103.oFILL(0xAA)}>flash AT>flash   */.ilalign         :{FILL(0xAA). = ALIGN(4);PROVIDE( _ilm_lma = . );}>ram AT>ram .ialign         :{FILL(0xAA)PROVIDE( _ilm = . );}>ram AT>ram .text           :{FILL(0xAA)*(.rodata .rodata.*)  *(.text.unlikely .text.unlikely.*)*(.text.startup .text.startup.*)*(.text .text.*)*(.gnu.linkonce.t.*)}>ram AT>ram .fini           :{KEEP (*(SORT_NONE(.fini)))}>ram AT>ram . = ALIGN(4);PROVIDE (__etext = .);PROVIDE (_etext = .);/*0x80022c8*/PROVIDE (etext = .);/*0x80022c8*/PROVIDE( _eilm = . );.preinit_array  :{PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_start = .);KEEP (*(.preinit_array))PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_end = .);}>ram AT>ram .init_array     :{PROVIDE_HIDDEN (__init_array_start = .);KEEP (*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.init_array.*) SORT_BY_INIT_PRIORITY(.ctors.*)))KEEP (*(.init_array EXCLUDE_FILE (*crtbegin.o *crtbegin?.o *crtend.o *crtend?.o ) .ctors))PROVIDE_HIDDEN (__init_array_end = .);} >ram AT>ram .fini_array     :{PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);KEEP (*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.fini_array.*) SORT_BY_INIT_PRIORITY(.dtors.*)))KEEP (*(.fini_array EXCLUDE_FILE (*crtbegin.o *crtbegin?.o *crtend.o *crtend?.o ) .dtors))PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);}>ram AT>ram .ctors          :{/* gcc uses crtbegin.o to find the start ofthe constructors, so we make sure it isfirst.  Because this is a wildcard, itdoesn't matter if the user does notactually link against crtbegin.o; thelinker won't look for a file to match awildcard.  The wildcard also means that itdoesn't matter which directory crtbegin.ois in.  */KEEP (*crtbegin.o(.ctors))KEEP (*crtbegin?.o(.ctors))/* We don't want to include the .ctor section fromthe crtend.o file until after the sorted ctors.The .ctor section from the crtend file contains theend of ctors marker and it must be last */KEEP (*(EXCLUDE_FILE (*crtend.o *crtend?.o ) .ctors))KEEP (*(SORT(.ctors.*)))KEEP (*(.ctors))}>ram AT>ram .dtors          :{KEEP (*crtbegin.o(.dtors))KEEP (*crtbegin?.o(.dtors))KEEP (*(EXCLUDE_FILE (*crtend.o *crtend?.o ) .dtors))KEEP (*(SORT(.dtors.*)))KEEP (*(.dtors))}>ram AT>ram . = ALIGN(4);PROVIDE( _eilm = . );.lalign         :{. = ALIGN(4);PROVIDE( _data_lma = . );}>ram AT>ram .dalign         :{. = ALIGN(4);PROVIDE( _data = . );}>ram AT>ram .data          :{*(.rdata) *(.gnu.linkonce.r.*)*(.data .data.*)*(.gnu.linkonce.d.*). = ALIGN(8);PROVIDE( __global_pointer$ = . + 0x800); *(.sdata .sdata.*)*(.gnu.linkonce.s.*). = ALIGN(8);*(.srodata.cst16)*(.srodata.cst8)*(.srodata.cst4)*(.srodata.cst2)*(.srodata .srodata.*)}>ram AT>ram . = ALIGN(4);PROVIDE( _edata = . );PROVIDE( edata = . );PROVIDE( _fbss = . ); /*0X200052A0  0X200002A0*/PROVIDE( __bss_start = . );.bss            :{*(.sbss*)*(.gnu.linkonce.sb.*)*(.bss .bss.*)*(.gnu.linkonce.b.*)*(COMMON). = ALIGN(4);} >ram AT>ram . = ALIGN(8);PROVIDE( _end = . ); /*0X2000,0340*/PROVIDE( end = . );.stack ORIGIN(ram) + LENGTH(ram) - __stack_size :{PROVIDE( _heap_end = . ); . = __stack_size;  PROVIDE( _sp = . ); } >ram AT>ram 
}

flash的起始地址：0x08000000
RAM的起始地址：0x20000000
关键的地方如下面所示，

entry在flash位置，而test 代码段放到了ram的位置，且加载地址也是ram地址，
这样一来就导致代码加载的地址也放到ram的位置，和前面启动代码的加载地址有gap，从0x0800000到0x20000000，
前后的代码均需要加载，在生成一个bin的情况，又需要把其加载到争取的偏移位置，看起来就只能通过补数据（填充0x0或者其他数据）到0x20000000，
最后就导致生成bin文件暴大，bin文件的size还取决于gap的大小
0x20000000-0x08000000=0x18000000，大约就是384MB，和笔者碰到一开始的文件大小就匹配上了。

  .entry :{KEEP (*(SORT_NONE(.entry)))FILL(0xAA)} >flash AT>flash .text           :{FILL(0xAA)*(.rodata .rodata.*)  *(.text.unlikely .text.unlikely.*)*(.text.startup .text.startup.*)*(.text .text.*)*(.gnu.linkonce.t.*)}>ram AT>ram

看起来关键问题是链接脚本的问题，那么如何修改呢？

2、问题解决方案

2.1 链接脚本修改

上面介绍到因为链接脚本中因为加载地址的问题，导致需要连续的bin文件，所以会生成大文件bin，那么我们修改加载地址，也放在flash，可以保证加载地址连续。类似于下面这样。

执行地址还是在ram，然后AT，加载地址在flash。

  .text           :{FILL(0xAA)*(.rodata .rodata.*)  *(.text.unlikely .text.unlikely.*)*(.text.startup .text.startup.*)*(.text .text.*)*(.gnu.linkonce.t.*)}>ram AT>flash .data          :{*(.rdata) *(.gnu.linkonce.r.*)*(.data .data.*)*(.gnu.linkonce.d.*). = ALIGN(8);PROVIDE( __global_pointer$ = . + 0x800); *(.sdata .sdata.*)*(.gnu.linkonce.s.*). = ALIGN(8);*(.srodata.cst16)*(.srodata.cst8)*(.srodata.cst4)*(.srodata.cst2)*(.srodata .srodata.*)}>ram AT>flash

经过修改之后，编译后的bin大小正常，烧录进行也可以使用，

在这里插入图片描述

注意的点：要自己写copy函数，因为代码段是放在加载地址的，要在执行地址跑起来，就必须要搬代码到对应地址。

根据代码段的起始位置，可以编写copy函数，copy到对应位置。

__attribute__((section(".boot")))extern void* _ilm_lma; 
extern void* _ilm; 
extern void* _eilm;
void copy(void)
{unsigned char *pa,*pb;unsigned int i=0;pa=(unsigned char *)(&_ilm_lma);pb=(unsigned char *)(&_ilm);int text_size = (int)((char*)&_eilm-(char*)&_ilm);for(i=0;i<(text_size);i++){*pb = *pa;pb++;pa++;}
}

在这里插入图片描述

通过看map文件，可以确认相关地址的正确性
在这里插入图片描述

至于数据段的搬移，本身启动代码里面就有相关的搬移代码。

	/* Load data section */la a0, _data_lmala a1, _datala a2, _edatabgeu a1, a2, 2f
1:lw t0, (a0)sw t0, (a1)addi a0, a0, 4addi a1, a1, 4bltu a1, a2, 1b
2:/* Clear bss section */la a0, __bss_startla a1, _endbgeu a0, a1, 2f
1:sw zero, (a0)addi a0, a0, 4bltu a0, a1, 1b

由于代码还处于加载地方，所以会看到main函数出都是空的，没有任何指令。
在这里插入图片描述
注意的是如果开的-O2优化，则copy函数里面的逻辑会被优化成memcopy，导致无法完成拷贝，因为memcpy的代码还没有在代码段，所以不能进行优化，当然可以改成-O0，笔者尝试了可以拷贝过去。

笔者优化了一下copy函数，然后就正常了，将拷贝的指针定义成volatile，则这里的拷贝编译器就不优化了。

extern void* _ilm_lma; 
extern void* _ilm; 
extern void* _eilm;
void copy(void)
{volatile  char *pa,*pb;unsigned int i=0;pa=(unsigned char *)(&_ilm_lma);pb=(unsigned char *)(&_ilm);int text_size = (int)((char*)&_eilm-(char*)&_ilm);for(i=0;i<(text_size);i++){*pb = *(volatile char*)pa;pb++;pa++;}
}

可以看到下图中，右侧的main函数只有部分指令，当copy完之后，则所有的数据都有了。

在这里插入图片描述

当然为什么启动代码没有代码段的copy，因为代码本身就可以放到flash中，加载地址就是执行地址，这样就不用拷贝代码段。

2.2 不修改链接脚本

如果不修改链接脚本，则需要自己处理暴大的bin文件，将中间的无效数据处理掉。
在这里插入图片描述
通用需要分散加载，把text放到对应的ram地址，但是这次链接脚本里面没有响应的符号，表明加载地址等，需要自己考虑header等格式，然后搬移。
还有一个办法，就是通过0bjdump工具，生成一个个的小section bin文件，然后处理形成一个大bin文件。
在这里插入图片描述