小猫爪：嵌入式小知识05-IAR icf链接文件操作-链接代码至RAM

1 前言

在前面一章我们具体介绍了IAR icf链接文件的功能以及相关语法，接下来我们来进行实际操作来证明一下这些操作是确实可用的。下面的例子都是将一些readonly性质的code和data定义到RAM中的操作。

2 相关例子

现在以i.MX RT1050的IAR工程为例来做说明。

在这里我们先贴上RT的存储映射地址，等下会用到。
我们提取出我们接下来用到的地址空间：

起始地址	描述
0x2000 0000	DTCM (相当于内部SRAM）
0x6000 0000	FlexSPI(相当于FLASH)
0x8000 0000	SDRAM

2.1 定义数据不指定位置

在函数中定义一个数组如下：

编译后通过map文件查看其地址：

可以看到my_code的链接地址在0x8000 0000，查看其地址处于外部SDRAM，为什么IAR会把my_code放到了外部SDRAM，这中间发生了什么，让我们看到该项目的链接文件就可以找到答案：

/*定义SDRAM的起始地址和终止地址*/
define symbol m_data3_start            = 0x80000000;
define symbol m_data3_end              = 0x81DFFFFF;

/*定义SDRAM的region空间，名字为DATA3_region*/
define region DATA3_region  = mem:[from m_data3_start to m_data3_end-__size_cstack__];

/*定义ZI block，并将ZI性质的数据放入该block*/
define block ZI         with alignment = 32  {
    
     first zi, section m_usb_dma_noninit_data };

/*将ZI block放入SDRAM的region空间*/
place in DATA3_region                       {
    
     block ZI };

定义的my_code数组属于zi性质的数据，经过以上的操作，最终my_code被链接到了SDRAM中。

接下来我们加入const关键字改变其性质为readonly，如下：

编译后通过map文件查看其地址：

可以看到my_code的链接地址在0x60000 4074，查看其地址处于FLASH，这中间又发生了什么：

/*定义FLASH区的一段空间的起始地址和终止地址*/
define symbol m_text_start             = 0x60002400;
define symbol m_text_end               = 0x63FFFFFF;

/*定义位于FLASH的region空间，名字为TEXT_region */
define region TEXT_region = mem:[from m_interrupts_start to m_interrupts_end]
                          | mem:[from m_text_start to m_text_end];

/*将readonly性质的数据放入TEXT_region区*/
place in TEXT_region                        {
    
     readonly };

定义的my_code数组属于readonly性质的数据，经过以上的操作，最终my_code被链接到了FLASH中。

2.2 定义数组指定位置

接下来我们自定义section的方式来指定数据的链接地址。

使用#pragma关键词自定义Section，如下：

#pragma location = ".my_code_section"
uint8_t my_code[] = "my code\r\n";

在链接文件中使用place at语法放置my_code_section的位置，链接文件代码如下：

/*将.my_code_section section的数据链接到地址0x20200100 */
place at address mem:0x20210000 {
    
     section .my_code_section };

编译后通过map文件查看其地址：

可以看到成功的将其链接到了我们想要的地址。

我们再使用建立region的方式来实现，链接文件代码如下：

define region DATA2_region = mem:[from m_data2_start to 0x20210000];
define region my_code_region= mem:[from 0x20210000 to m_data2_end];

place in my_code_region                     {
    
     section .my_code_section };

编译后通过map文件查看其地址：

可以看到这样操作也可以成功的将其链接到了我们想要的地址。

对于函数链接地址的操作同样可以通过以上方法去实现，在这里则不再展开细说，大家可以照着这种方法试试手。（对于函数，如果想指定其在RAM中运行且不指定地址的情况，还有一种更加方便的方法，就是使用__ramfunc关键字对函数进行限定，这样则将该函数归纳在section .textrw中，这样在IAR的初始化函数中则可直接将其拷贝至RAM。）

2.3 批量操作

上面介绍的方法（即使用#pragma的方式）只能一个一个的去定义，这样略显麻烦，如果我想批量操作，该如何去操作呢？

首先将目标文件和数据全部放在一个C文件中，在链接文件中我们则可以使用place in或者place at将这个文件编译后生成的全部section放入指定链接地址。示例链接文件代码如下：

place in my_code_region {
    
     readonly object my_code.o };

上面代码的意思就是将my_code.c文件中的readonly性质的section放入my_code_region中，这里我就不举例子说明了。

我们也可以使用initialize by copy，通过IAR的初始化函数在APP运行前将相关code和data拷贝至RAM，所以这种方法适用于将代码链接到RAM，但是不能指定明确的地址，示例链接文件代码如下（强烈推荐使用这种方法，非常简单，好用，还不容易出错）：

initialize by copy {
    
    readwrite, section .textrw, readonly object my_code.o};

上面代码的意思就是IAR初始化函数会将所有readwrite性质的data，.textrw section的数据以及my_code.c文件中的readonly性质的section拷贝至RAM区。还可以使用这个函数将整个代码链接至RAM中运行。

3 实例操作之链接代码至RAM

接下来我以RT1050的项目来具体实验一下（FLASH启动地址0x60000000, RAM起始地址为0x20000000）

3.1 链接单个section至RAM

首先自定义section：

#pragma location = ".my_code_section"
void my_code_fun(void)
{
    
    
    printf("hello world.\r\n");
}

再使用initialize by copy将这个section链接至RAM：

initialize by copy {
    
     readwrite, section .textrw ,section .my_code_section};

编译后查看map文件：

运行代码查看跳转地址：

3.2 链接单个.o文件至RAM

使用initialize by copy将fsl_gpio.o链接至RAM：

initialize by copy {
    
     readwrite, section .textrw, readonly object fsl_gpio.o};

编译后查看map文件发现fsl_gpio.c中的文件全部链接至了RAM中：

运行代码查看跳转地址：

3.3 链接整个代码至RAM

使用以下代码将除了与启动相关的代码（也就是进入main函数之前的代码）之外的所有代码链接至RAM：

initialize by copy {
    
     rw, ro} 
   except {
    
      
        ro section .boot_hdr.conf, 
        ro section .boot_hdr.ivt, 
        ro section .boot_hdr.boot_data, 
        ro section .boot_hdr.dcd_data,
        section .intvec,
        section .init_array,
        ro object ABImemcpy.o,
        ro object startup_MIMXRT1024.o,
        ro object system_MIMXRT1024.o
};

编译后查看map文件发现除了没有except里面的部分全部链接至了RAM中：

运行代码查看跳转地址：

（注意1：我们不能将所有的代码都链接至RAM中，换句话说就是有些代码必须得链接至FLASH，因为必须运行完IAR的程序初始化函数__iar_program_start，而这个函数执行了代码拷贝至RAM的工作，所以需要在FLASH中执行完__iar_program_start后，RAM中才会有代码，之后再跳转进入RAM中运行，所有至少需要将__iar_program_start之前包括它的函数链接至FLASH才能保证正常进入main函数。如果想完全将代码放入RAM中运行，则是可以直接将代码下载至RAM中，或者像RT1050这种支持non-XIP启动的MCU，则需要修改头信息，让BootROM实现所有代码的拷贝，类似于non-XIP启动。）

（注意2：如果想在正常启动过程中将中断向量表链接至RAM，则需要注意两个点，第一点就是将中断向量链接至RAM的同时还要保证芯片的正常启动，我们可以通过将与启动相关的部分中断向量表拷贝副本链接至FLASH保证正常启动，再将完整的中断向量链接至RAM。第二点则是需要通过修改SCB->VTOR寄存器改变中断向量映射地址。）

END

番外篇（initialize by copy的实现者）

关于链接文件initialize by copy这个函数，我们可以对其进行深挖一下。
IAR给芯片运行main函数设计了一个入口函数__iar_program_start，该函数在Reset_Handler中被调用，下面是该函数的内部组成：

可以看到其内部调用了__iar_copy_init3 ，该函数就是initialize by copy实现者，目的就是将相关数据拷贝至RAM。

个人猜想：

第一点：
请大家妥善使用关键词ro和rw，因为这两个属性会涵盖一些别的属性的数据，也就是说它是一个大的集合，包含很多section的数据，举个例子：

现使用以下代码将我自定义的section拷贝至RAM中运行：

/*初始化函数中拷贝readwrite， .textrw段和.my_code_section至RAM*/
initialize by copy {
    
     readwrite, section .textrw  ,section .my_code_section};

但是当同时拥有SDRAM和SRAM的情况下，所以数据将被拷贝在哪里？
答案：是拷贝到你指定rw属性数据所在的RAM区。

再举个例子：
如果使用以下语句将ro属性的数据放入了RAM区，那么IAR就会认为这个区域默认是FLASH。所产生的bin文件的排布也会偏移你的预期。

/*将ro属性的数据放入XXXXX_region*/
place in RAM_region                        {
    
     ro };

总之如果使用place in语句放置ro段和rw段，ro一定要放在FLASH区域， rw一定要放在RAM区。