ARM映像文件

*****************************************************

1.ELF格式文件的結構


1.1映像文件組成部分


**一個映像文件有一個或多個域組成
**每個域包含一個或多個輸出段
**每個輸出段包含一個或多個輸入段
**各輸入段中包含了目標文件中的代碼和數據

輸入段中包含了四類內容：代碼、已經初始化的數據、未經初始化的存儲區域、內容初始化成0的存儲區域。每個輸入段有相應的屬性，可以為只讀的（RO）、可讀寫的（RW）以及初始化成0的（ZI）。ARM連接器根據個輸入段的屬性將這些輸入段分組，再組成不同的輸出段及域。
一個輸出段中包含了一系列的具有相同的RO、RW和ZI屬性的輸入段。輸出段的屬性與其中包含的輸入段的屬性相同。在一個輸出段的內部，各輸入段是按照一定的規則排序的，這將在1.3節油詳細地介紹。
一個域中包含1-3個輸出段，其中個輸出段的屬性各不相同。各輸出段的排列順序是由其屬性決定的。其中RO屬性的輸出段排在最前面，其次是RW屬性的輸出段，最后是ZI屬性的輸出段。一個域通常映射到一個物理存儲器上，如ROM或RAM。


1.2ARM映像文件各組成部分的地址影射


ARM映像文件各組成部分在存儲系統中的地址有兩種：一種是映像文件位于存儲器中時（也就是該映像文件運行之前）的地址，稱之為加載地址；一種是映像文件運行時的地址，稱之為運行時地址。之所以有這兩種地址，是因為映像文件在運行時，其中的有些域是可以移動的新的存儲區域。比如，已經初始化的RW屬性的數據所在的段運行之前可能保存系統的ROM中，在運行時，他被移動至RAM中。
通常，一個映像文件包含若干個域，各域又包含若干的輸出段。ARM連接器需要知道如下的信息，已決定如何生成相應的映像文件。
**分組信息 決定如何將個輸入段組織成相應的輸出段和域。
**定位信息 決定個域在存儲空間地址中的起始地址。
根據映像文件中地址映射的復雜程度，有兩種方法來告訴arm連接器這些相關信息。對于映像文件中地址映射關系比較簡單的情況，可以使用命令行選項；對于映像文件中地址映射關系比較復雜的情況，可以使用一個配置文件。



2.arm映像文件的入口點


2.1arm映像文件的入口點有兩種類型：一種是映像文件運行時的入口點，稱為初始入口點（initial entry point），另一種是普通入口點（entry point）.
初始入口點是映像文件運行時的入口點，每個映像文件只有一個唯一的初始入口點，它保存在ELF頭文件中。如果映像文件是被操作系統加載的，操作系統是通過跳轉到該初始入口點處來加載該映像文件。
普通的入口點是在匯編中用ENTRY偽操作定義。他通常用于標志該段代碼是通過異常中斷處理程序進入的。這樣連接器刪除無用的段時不會將該段代碼刪除。一個映像文件中可以定義多個普通入口點。
應該注意的是，初始入口點可以使普通入口點，但也可以不是普通入口點。


2.2定義初始入口點


初始入口點必須滿足下面兩個條件：
**初始入口點必須位于映像文件的運行時域內。
**飽含初始入口點的運行時域不能被覆蓋，他的加載地址和運行地址必須是相同的。
可以使用連接選項-entry address來指定映像文件的初始入口點。這時，address指定了映像文件的初始入口點的地址值。
對于地址0x0處為rom的嵌入式應用系統，可以使用-entry 0x0來指定映像文件的初始入口點。這樣當系統復位后，自動跳轉到該入口開始執行。
如果映像文件是被一個加載器加載的，該映像文件該映像文件必須包含一個初始化入口點。這種映像文件通常還包含了其他普通入口點，這些普通入口點一般為異常中斷處理程序的入口地址。
當用戶沒有指定-entry address時，連接器根據下面的規則決定映像文件的初始入口點。
**如果輸入的目標文件中只有一個普通入口點，該普通入口點被連接器當成映像文件的初始入口點。
**如果輸入的目標文件中沒有一個普通入口點，或者其中的普通入口點多于一個，則連接器生成的映像文件中不包含初始入口點，并產生警告信息。

2.3普通入口點的用法


普通入口點是在匯編中用ENTRY 偽操作定義。在嵌入式應用中，各異常中斷的處理程序入口使用普通入口點標示。這樣連接器在刪除無用段時不會將該段代碼刪除。
一個映像文件中可以定義多個普通入口點。沒有指定連接選項-entry addres時，如果輸入的目標文件中只有一個普通入口點，該入口點被連接器當成映像文件的初始入口點。
3輸入段的排序規則
連接器根據輸入段的屬性來組織這些輸入段，具有相同屬性的輸入段被放到域中一段連續的空間中，組成一個輸出段。在一個輸出段中，各輸入段的起始地址與

輸出段的起始地址和該輸出段中個輸入段的排列順序有關。
通常情況下，一個輸出段中個輸入段的排列順序由下面幾個因素決定的。用戶可以通過連接選項-first和-last來改變這些規則。
**輸入段的屬性。
**輸入段的名稱
**各輸入段在連接命令行的輸入段列表中的排列順序
按照輸入段的屬性，其排列順序如下所示：
**只讀的代碼段
**只讀的數據段
**可讀寫的代碼段
**其他已經初始化的數據段
**未出世化的數據
對于具有相同屬性的輸入段，按照其名稱來排序。這是輸入段名稱是區分大小寫的，按照其ASCII碼順序進行排序。
對于具有相同屬性和名城的輸入段，按照其在輸入段列表中的順序進行排序。也就是說，幾十個輸入段的屬性和名稱保持不變，如果其在編譯時，各輸入段在輸

入段列表中的排列順序不同，生成的映像文件也將不同。
可以通過連接選項-first和-last來改變這些規則。如果連接時使用了配置文件，可以在配置文件中通過偽屬性FIRST和LAST達到相同的效果。
連接選項-first和-last不能改變根據輸入段進行排序的規則，它只能改變根據輸入段名稱和其在輸入列表中的順序的排序規則。也就是說，如果使用-first指定

一個輸入段，只有該輸入段所在的輸出段位于運行時域的開始位置時，該輸入段才能位于整個運行時域的開始位置。
各個輸入段排好順序后，在確定各個輸入段的起始地址之前，何以通過填充補丁是個輸入段滿足地址對齊的要求。

***********************************************************

ARM連接器介紹

***********************************************************

ARM連接器armlink將編譯得到的ELF格式文件以及相關的C/C++運行時庫連接生成相應的結果文件。armlink可以完成下面的操作：
**連接編譯后得到的目標文件相應的c/c++運行時庫，生成可執行的影像文件。
**將一些目標文件進行連接，生成一個新的目標文件，供將來進一步連接時使用，這成為部分連接。
**指定代碼和數據在內存中的位置。
**生成被連接文件的調試信息和相互間的引用信息。
Armlink在進行部分連接和完全生成可執行文件時作進行的操作是不同的。下面分別介紹：
（1）解析輸入的目標文件之間的符號引用關系。
（2）根據輸入目標文件對c/c++函數的調用關系，從c/c++運行時庫中提取相應模塊。
（3）將各個輸入段排序，組成相應的輸出段。
（4）刪除重復的調試信息。
（5）根據用戶指定的分組和定位信息，建立映像文件的地址映射關系。
（6）重定位需要重定位的值。
（7）生成可執行的映像文件。
armlink在進行部分連接生成新的目標文件時執行下面的操作。
（1）刪除重復的調試信息
（2）最小化符號表的大小
（3）保留那些未被解析的符號
（4）生成新的目標文件
下面根據各armlink的命令行選項的功能分類列舉了armlink的命令行選項，各選項的具體用法將在后面有詳細地介紹。
**提供關于armlink的幫助信息
**指定輸出文件的名稱和類型：*-output;*-partial;*-elf
**使用選項文件，其中可以包含一些連接選項。
**制定可執行映像文件的內存映射關系。*-rwpi;*-ropi;*-rw_base;*-ro_base;*-spit;*-scatter
**控制可執行映射文件的內容。*-first;*-last
**生成與映像文件的相關信息
**控制armlink生成相關的診斷信息。