从文件角度看Cortex-M开发(5) - 映射文件

NXP管管 · 发表于 2020-8-31 11:30:38

从文件角度看Cortex-M开发(5) - 映射文件

大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家讲的是嵌入式开发里的map文件。

第四节课里，痞子衡给大家介绍了第一种output文件-relocatable文件，本文继续给大家讲project生成的第二种output文件-map文件，map文件记录了很多重要的信息，这对于后续调试有很大帮助。

文件关系：链接文件(.icf) + 工程文件(.ewp) + 可重定向文件(.o/.a) -> 映射文件(.map)

痞子衡在第四节课可重定向文件(.o/.a)里分析object文件里的symbol list时讲到由于object文件并没有经过链接，所以所有symbol地址信息是无效的（待分配的），而map文件就是所有relocatable文件经过链接器统一链接后生成的记录链接信息的文件，map文件里可以查到所有symbol在存储器中具体分配地址。话不多说，让我们直接开启map文件分析之旅，以第三节课工程文件(.ewp)里demo工程为例。

一、解析map文件
在IAR软件选项设置options->Linker->List里选中Generate linker map file，编译链接demo工程可在D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\List路径下得到demo.map文件。让我们从头到尾逐一分析里面内容：

1.1 工程文件信息
map文件里第一部分信息记录的是工程文件相关信息，包括工程使用的软件版本，工程编译时间，工程文件目录，工程文件生成文件信息。

###############################################################################
#
# IAR ELF Linker V8.11.2.13589/W32 for ARM 12/Jan/2018 17:37:39
# Copyright 2007-2017 IAR Systems AB.
#
# Output file = D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Exe\demo.elf
# Map file = D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\List\demo.map
# Command line =
# -f C:\Users\Baoge\AppData\Local\Temp\EW5D86.tmp
# (D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\main.o
# D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\reset.o
# D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\startup.o
# D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\startup_MKL25Z4.o
# D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\system_MKL25Z4.o
# D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj\task.o -o
# D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Exe\demo.elf --map
# D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\List\demo.map --config
# D:\myProject\bsp\builds\demo/../../linker/iar/KL25Z128xxx4_flash.icf
# --entry Reset_Handler --inline --vfe --text_out locale)
#
###############################################################################

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1.2 系统库使用信息
map文件里第二部分信息记录的是工程系统库使用情况，由于task.c里调用了malloc()、free()等HEAP相关操作的API，所以自然我们在编译链接工程时会使用到HEAP相关系统库，这里告诉我们用的是DLib里的DLMalloc，而DLMalloc有很多种不同的HEAP实现策略，我们可在options->General Options->Library Option 2->Heap selection指定具体策略，由于demo工程选的是Automatic，也就是让IDE自动选择，这里告诉我们最终用的策略是advanced heap。

*******************************************************************************
*** RUNTIME MODEL ATTRIBUTES
***
CppFlavor = *
__Heap_Handler = DLMalloc
__SystemLibrary = DLib
__dlib_version = 6
*******************************************************************************
*** HEAP SELECTION
***
The advanced heap was selected because the application calls memory
allocation functions outside of system library functions, and there
are calls to deallocation functions in the application.

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1.3 各object中Section放置信息
从map文件第三部分开始，就进入非常有用的信息环节了。第一个重要信息就是section放置信息。我们在第四节课可重定向文件(.o/.a)里分析过单个relocatable文件task.o，task.o里各个基本section都有，但是都并没有分配有效地址，而这里列出了所有relocatable文件统一存储和地址分配信息，从这里我们可以看到，链接器在整合各section的时候，都是以object文件为单位的，这意味着同一个object文件里的同一个section里的对象（变量/函数）在存储空间里的位置也是靠在一起的。

另外一个有意思的信息是在第二节课链接文件(.icf)里，我们一共有四句block放置语句，在这里section也被分成了四个block：A0,P1,P2,P3。IDE给每个block重命名了，这些重命名的信息将会在第六节课可执行文件(.out/.elf)里被提到。

*******************************************************************************
*** PLACEMENT SUMMARY
***
define block Vectors with alignment = 256 { ro section .intvec };
"A0": place at start of [0x00000000-0x0001ffff] { block Vectors };
define block CodeRelocate { section .textrw_init };
define block ApplicationFlash { ro, block CodeRelocate };
"P1": place in [from 0x00000000 to 0x0001ffff] { block ApplicationFlash };
define block CodeRelocateRam { section .textrw };
define block HEAP with size = 1K, alignment = 8 { };
define block ApplicationRam { rw, block CodeRelocateRam, block HEAP };
"P2": place in [from 0x10002000 to 0x1000ffff] { block ApplicationRam };
define block CSTACK with size = 8K, alignment = 8 { };
"P3": place in [from 0x10000000 to 0x10001fff] { block CSTACK };
initialize manually with packing = copy, complex ranges { section .data };
initialize manually with packing = copy, complex ranges { section .textrw };
Section Kind Address Size Object
------- ---- ------- ---- ------
"A0": 0x40
Vectors 0x00000000 0x40 <Block>
.intvec ro code 0x00000000 0x40 startup_MKL25Z4.o [1]
- 0x00000040 0x40
"P1": 0x1a3c
ApplicationFlash 0x00000040 0x1a3c <Block>
.noinit ro code 0x00000040 0x58 reset.o [1]
.rodata const 0x00000098 0x4 main.o [1]
Veneer ro code 0x0000009c 0x10 - Linker created -
.text ro code 0x000000ac 0x20 main.o [1]
.text ro code 0x000000cc 0x58 task.o [1]
.text ro code 0x00000124 0x16f8 dlmalloc.o [3]
.text ro code 0x0000181c 0x50 ABImemset.o [4]
.text ro code 0x0000186c 0x5c ABImemcpy.o [4]
.text ro code 0x000018c8 0x8 heaptramp0.o [3]
.text ro code 0x000018d0 0xa abort.o [3]
.text ro code 0x000018da 0x2 startup_MKL25Z4.o [1]
.text ro code 0x000018dc 0x2c xgetmemchunk.o [3]
.text ro code 0x00001908 0xc XXexit.o [4]
.text ro code 0x00001914 0x90 startup.o [1]
.text ro code 0x000019a4 0xc system_MKL25Z4.o [1]
.text ro code 0x000019b0 0x1a cmain.o [4]
.text ro code 0x000019ca 0x2 startup_MKL25Z4.o [1]
.text ro code 0x000019cc 0x28 data_init.o [4]
.text ro code 0x000019f4 0x8 exit.o [3]
.text ro code 0x000019fc 0xa cexit.o [4]
.text ro code 0x00001a06 0x2 startup_MKL25Z4.o [1]
CodeRelocate 0x00001a08 0x10 <Block>
Initializer bytes const 0x00001a08 0x10 <for CodeRelocateRam-1>
.data_init 0x00001a18 0x4 <Block>
Initializer bytes const 0x00001a18 0x4 <for .data-1>
.text ro code 0x00001a1c 0x2 startup_MKL25Z4.o [1]
.text ro code 0x00001a1e 0x2 startup_MKL25Z4.o [1]
.text ro code 0x00001a20 0xc cstartup_M.o [4]
.text ro code 0x00001a2c 0x40 zero_init3.o [4]
.iar.init_table const 0x00001a6c 0x10 - Linker created -
.rodata const 0x00001a7c 0x0 zero_init3.o [4]
- 0x00001a7c 0x1a3c
"P3": 0x2000
CSTACK 0x10000000 0x2000 <Block>
CSTACK uninit 0x10000000 0x2000 <Block tail>
- 0x10002000 0x2000
"P2": 0x620
ApplicationRam 0x10002000 0x620 <Block>
CodeRelocateRam 0x10002000 0x10 <Block>
CodeRelocateRam-1 0x10002000 0x10 <Init block>
.textrw inited 0x10002000 0x10 task.o [1]
.data 0x10002010 0x4 <Block>
.data-1 0x10002010 0x4 <Init block>
.data inited 0x10002010 0x4 task.o [1]
.bss 0x10002014 0x208 <Block>
.bss zero 0x10002014 0x4 task.o [1]
.bss zero 0x10002018 0x10 task.o [1]
.bss zero 0x10002028 0x18 dlmalloc.o [3]
.bss zero 0x10002040 0x1d8 dlmalloc.o [3]
.bss zero 0x10002218 0x4 xgetmemchunk.o [3]
.noinit uninit 0x1000221c 0x4 task.o [1]
HEAP 0x10002220 0x400 <Block>
HEAP uninit 0x10002220 0x400 <Block tail>
- 0x10002620 0x620

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1.4 系统初始化表信息
map文件第四部分列出了经由系统初始化的表，这里只有bss段（即代码中所有仅定义但没有赋初值的全局变量），由于SRAM中数据存有一定不确定性，所以系统必须要在启动时将bss段内所有数据全部清零，以保证程序能正常运行。

*******************************************************************************
*** INIT TABLE
***
Address Size
------- ----
Zero (__iar_zero_init3)
1 destination range, total size 0x208:
0x10002014 0x208

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1.5 各object文件所占存储资源信息
map文件第五部分会列出各object文件所占存储资源具体信息，有了这部分信息，我们便知道工程具体是哪个object文件（功能模块）占用资源最多，如果有代码size方面优化的需求，可以选择占用资源较多的object文件里的代码进行针对性地优化。

*******************************************************************************
*** MODULE SUMMARY
***
Module ro code rw code ro data rw data
------ ------- ------- ------- -------
D:\myProject\bsp\builds\demo\Release\Obj: [1]
main.o 32 4
reset.o 88
startup.o 144
startup_MKL25Z4.o 74
system_MKL25Z4.o 12
task.o 88 16 20 28
-----------------------------------------------------
Total: 438 16 24 28
command line: [2]
-----------------------------------------------------
Total:
dl6M_tln.a: [3]
abort.o 10
dlmalloc.o 5 880 496
exit.o 8
heaptramp0.o 8
xgetmemchunk.o 44 4
-----------------------------------------------------
Total: 5 950 500
rt6M_tl.a: [4]
ABImemcpy.o 92
ABImemset.o 80
XXexit.o 12
cexit.o 10
cmain.o 26
cstartup_M.o 12
data_init.o 40
zero_init3.o 64
-----------------------------------------------------
Total: 336
Linker created 16 16 9 216
---------------------------------------------------------
Grand Total: 6 740 16 40 9 744

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1.6 各object具体分配信息
map文件第六部分记录的是各object文件里的具体对象（变量，函数等）在存储空间里的具体分配，这里的信息对于调试来说非常重要。平时调试时我们除了单步执行、打断点之外，还会配合看内存的实时情况，有时候因为编译器优化的原因，从代码角度看不出逻辑问题（比如我们给变量s_variable0赋值为1），但是内存里（0x10002014）却并没有被更新为1，这时候工程肯定是有问题的，定位到了具体问题，然后我们再考虑解决问题的方法。