以
STM32F072为例， 其启动过程适用于大多数通用的ARM 核MCU
从Image文件说起
Image 文件是程序经过编译链接后生成的固件，我们常见的有几种格式，不同格式所包含固件信息有差别，通常有以下几类：
hex文件
HEX文件由记录（RECORD）组成。在HEX文件里面，每一行代表一个记录。
形如
:BBAAAATTHHHH…HHHHCC
BB:字节个数。
AAAA:数据记录的开始地址,高位在前,低位在后。
TT: Type
00数据记录，用来记录数据。
01记录结束，放在文件末尾，用来标识文件结束。
02用来标识扩展段地址的记录
04扩展地址记录(表示32位地址的前缀)
HHHH:一个字(Word)的数据记录,高字节在前,低字节在后。TT之后共有 BB/2 个字的数据 。
CC: 占据一个Byte的CheckSum
举例分析:
:020000040000FA
:10000400FF00A0E314209FE5001092E5011092E5A3
:00000001FF
第1条记录长度为0x02，LOAD OFFSET为0000，RECTYPE为04，说明该记录为扩展段地址记录。数据为0000，校验和为FA。从这个记录的长度和数据，我们可以计算出基地址为0X0000。后面的数据记录都以此地址为基地址。
第2条记录长度为0x10（16），LOAD OFFSET为0004，RECTYPE为00，说明该记录为数据记录。数据为FF00A0E314209FE5001092E5011092E5，共16个字节，记录的校验和为A3。此时的基地址为0X0000，加上OFFSET，这个记录里的16BYTE的数据的起始地址就是0x0000 + 0x0004 = 0x0004. 其实际的数据只有16个BYTE：FF00A0E314209FE5001092E5011092E5。
第3条记录的长度为00，LOAD OFFSET为0000，TYPE＝ 01，校验和为FF。类型为01，说明这个是一个END OF FILE RECORD，标识文件的结尾。HEX结束符一般以：00000001FF结尾。
bin文件
Bin文件是最纯粹的二进制机器代码, 或者说是"顺序格式"。按照assembly code顺序翻译成binary machine code，内部没有地址标记。Bin是直接的内存映象表示，二进制文件大小即为文件所包含的数据的实际大小。
简单总结一下这2种文件格式的区别：
HEX文件包含地址信息而BIN文件只包含数据本身,烧写或下载HEX文件时，一般不需要用户指定地址，因为HEX文件内部已经包含了地址信息。烧写BIN文件时则需要用户指定烧录的地址信息。
HEX文件是用ASCII码来表示二进制的数值。例如8-BIT的二进制数值0x4E，用ASCII来表示就需要分别表示字符‘4’和字符‘E’，每个字符均需要一个字节，因此HEX文件至少需要2倍BIN文件的空间。
axf 文件
Axf文件由ARM编译器产生，除了包含bin的内容之外，还附加其他调试信息，这些调试信息加在可执行的二进制数据之前。调试时这些调试信息不会下载到RAM中，真正下载到RAM中的信息仅仅是可执行代码。因此，如果ram的大小小于axf文件的大小，程序是完全有可能在ram中调试的，只要axf除去调试信息后文件大小小于ram的大小即可。
调试信息有以下功用：
1、 可将源代码包括注释夹在反汇编代码中，这样我们可随时切换到源代码中进行调试。
2、 我们还可以对程序中的函数调用情况进行跟踪(通过Watch & Call Stack Window查看)。
3、对变量进行跟踪(利用Watch & Call Stack Window)。
调试信息虽然有用，但程序功能实现后，在目标文件和库中减少调试信息却是非常有益的。减少调试信息可减少目标文件和库大小、加快链接速度、减小最终镜象代码。以下几种方法可用来减少每个源文件产生的调试信息：
1、避免在头文件中条件性使用#define，链接器不能移除共用的调试部分，除非这些部分是完全一样的。
2、更改C/C++源文件，使#included包含的所有头文件有相同顺序。
3、尽量使用数量较多的小头文件而不是较大的单一头文件，这有利于链接器获取更多的通用块。
4、程序中最好只包含必须用到的头文件。避免重复包含头文件，可使用编译器选项–remarks来产生警告信息；
5、使用编译命令行选项–no_debug_macros，从调试表中丢弃预处理宏定义。
elf 文件
ELF（Executableand linking format）文件是x86 Linux系统下的一种常用目标文件(objectfile)格式，有三种主要类型:
(1)适于连接的可重定位文件(relocatablefile)，可与其它目标文件一起创建可执行文件和共享目标文件。
(2)适于执行的可执行文件(executable file)，用于提供程序的进程映像，加载到内存执行。
(3)共享目标文件(shared object file),连接器可将它与其它可重定位文件和共享目标文件连接成其它的目标文件，动态连接器又可将它与可执行文件和其它共享目标文件结合起来创建一个进程映像。
文件的转换
可由elf文件转化为hex和bin两种文件，hex也可以直接转换为bin文件，但是bin要转化为hex文件必须要给定一个基地址。而hex和bin不能转化为elf文件，因为elf的信息量要大。Axf文件可以转化为bin文件，
其中keil 提供了工具箱进行相关转换，在keil 安装目录下：Keil_v5ARMARMCCbin中通过
fromelf -nodebug xx.axf -bin xx.bin即可。
Image 文件信息
通过dump elf 文件或者分析keil文件生成的MAP文件，我们可以得到Image中的相关信息，以Map文件为例：
Memory Map of the image
Image Entry point : 0x080000c1
Load Region LR_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00002d70, Max: 0x00005000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x00002cc8])
Execu
tion Region ER_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00002c1c, Max: 0x00005000, ABSOLUTE)
Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object
0x08000000 0x000000c0 Data RO 1613 RESET startup_stm32f072.o
0x080000c0 0x00000000 Code RO 5355 * .ARM.Collect$$$$00000000 mc_p.l(entry.o)
0x080000c0 0x00000004 Code RO 5364 .ARM.Collect$$$$00000001 mc_p.l(entry2.o)
0x080000c4 0x00000004 Code RO 5367 .ARM.Collect$$$$00000004 mc_p.l(entry5.o)
0x080000c8 0x00000000 Code RO 5369 .ARM.Collect$$$$00000008 mc_p.l(entry7b.o)
0x080000c8 0x00000000 Code RO 5371 .ARM.Collect$$$$0000000A mc_p.l(entry8b.o)
0x080000c8 0x00000008 Code RO 5372 .ARM.Collect$$$$0000000B mc_p.l(entry9a.o)
0x080000d0 0x00000000 Code RO 5374 .ARM.Collect$$$$0000000D mc_p.l(entry10a.o)
0x080000d0 0x00000000 Code RO 5376 .ARM.Collect$$$$0000000F mc_p.l(entry11a.o)
0x080000d0 0x00000004 Code RO 5365 .ARM.Collect$$$$00002712 mc_p.l(entry2.o)
0x080000d4 0x0000001c Code RO 1614 .text startup_stm32f072.o
0x080000f0 0x0000002c Code RO 5358 .text mc_p.l(uidiv.o)
0x0800011c 0x00000028 Code RO 5360 .text mc_p.l(idiv.o)
0x08000144 0x00000024 Code RO 5378 .text mc_p.l(init.o)
0x08000168 0x00000056 Code RO 5388 .text mc_p.l(__dczerorl2.o)
0x080001be 0x00000002 PAD
0x080001c0 0x00000018 Code RO 1805 i.CRS_AutomaticCalibrationCmd stm32f0xx_crs.o
0x080001d8 0x00000018 Code RO 1809 i.CRS_FrequencyErrorCounterCmd stm32f0xx_crs.o
0x080001f0 0x00000018 Code RO 1822 i.CRS_SynchronizationSourceConfig stm32f0xx_crs.o
0x08000208 0x00000284 Code RO 1345 i.CTR u***_dcd_int.o
0x0800048c 0x00000028 Code RO 864 i.ClearDTOG_RX u***_core.o
0x080004b4 0x00000028 Code RO 865 i.ClearDTOG_TX u***_core.o
0x080004dc 0x00000014 Code RO 1244 i.DCD_DevConnect u***_dcd.o
0x080004f0 0x00000014 Code RO 1245 i.DCD_DevDisconnect u***_dcd.o
0x08000504 0x0000007e Code RO 1246 i.DCD_EP_Close u***_dcd.o
0x08000582 0x00000048 Code RO 1247 i.DCD_EP_ClrStall u***_dcd.o
0x080005ca 0x00000100 Code RO 1248 i.DCD_EP_Open u***_dcd.o
0x080006ca 0x00000054 Code RO 1249 i.DCD_EP_PrepareRx u***_dcd.o
从MAP 文件我们可以看到几个信息：
程序的加载地址：
Load Region LR_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00002d70, Max: 0x00005000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x00002cc8])
程序的执行地址：
Execution Region ER_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00002c1c, Max: 0x00005000, ABSOLUTE)
程序代码段和数据段的映射地址
从MAP文件的分析，我们会好奇的引申出几个问题：
Load address 如何设定？
Execution address如何设定？
load 和Execution address是否可以设置为不同的地址？
程序的入口地址是什么？
以下，将通过分析相关文件一一解答这些问题。
startup.s file
;
; Amount of memory (in bytes) allocated for Stack
; Tailor this value to your application needs
;
Stack Configuration
; Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
;
Stack_Size EQU 0x00000400
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
;
Heap Configuration
; Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
;
Heap_Size EQU 0x00000200
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit
PRESERVE8
THUMB
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
AREA RESET, DATA, READONLY
EXPORT __Vectors
EXPORT __Vectors_End
EXPORT __Vectors_Size
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack
DCD Reset_Handler ; Reset Handler
DCD NMI_Handler ; NMI Handler
DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD SVC_Handler ; SVCall Handler
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD PendSV_Handler ; PendSV Handler
DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler
...
__Vectors_End
__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors
AREA |.text|, CODE, READONLY
; Reset handler routine
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
IMPORT SystemInit
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP
; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
NMI_Handler PROC
EXPORT NMI_Handler [WEAK]
B .
ENDP
HardFault_Handler
PROC
EXPORT HardFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
SVC_Handler PROC
EXPORT SVC_Handler [WEAK]
B .
ENDP
PendSV_Handler PROC
EXPORT PendSV_Handler [WEAK]
B .
ENDP
SysTick_Handler PROC
EXPORT SysTick_Handler [WEAK]
B .
ENDP
...
...
B .
ENDP
ALIGN
;*******************************************************************************
; User Stack and Heap initialization
;*******************************************************************************
IF :DEF:__MICROLIB
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit
ELSE
IMPORT __use_two_region_memory
EXPORT __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap
LDR R0, = Heap_Mem
LDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)
LDR R3, = Stack_Mem
BX LR
ALIGN
ENDIF
END
Scatter file
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************
LR_IROM1 0x08000000 0x00005000 { ; load region size_region
ER_IROM1 0x08000000 0x00005000 { ; load address = execution address
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00001800 { ; RW data
.ANY (+RW +ZI)
}
}
LOAD_FLASH 0x04000000 0x80000 ;start address and length
{
EXEC_FLASH 0x04000000 0x80000
{
init.o (Init,+FIRST) ; remap & init code
__main.o (+RO) ; copy code
* (Region$$Table) ; RO/RW addresses to copy
* (ZISection$$Table) ; ZI addresses to zero
}
EXEC_32bitRAM 0x0000 0x2000
{
vectors.o (Vect,+FIRST) ; vector table
int_handler.o (+RO) ; interrupt handler
}
EXEC_16bitRAM 0x2000 0x80000
{
* (+RO) ; ## all other RO areas ##
* (+RW,+ZI) ; program variables
}
}
For RVCT 2.1 and later, an alternative way is to specify these sections using InRoot$$Sections:
LOAD_FLASH 0x04000000 0x80000 ;start address and length
{
EXEC_FLASH 0x04000000 0x80000
{
init.o (Init,+FIRST) ; remap & init code
* (InRoot$$Sections) ; using InRoot$$Sections
}
...
}
An application's initial entry point must also be rooted. If the initial entry point is not in a root region, the link will fail with an error such as:
Error: L6203E: Entry point (0x08000000) lies within non-root region EXE_FLASH.
原作者：huntershuai
