在MDK开发环境下将关键函数重定向到RAM中执行的几种方法

硬件花园 · 发表于 2021-9-12 22:52:00

大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家分享的是在MDK开发环境下将关键函数重定向到RAM中执行的几种方法。
这个关键函数重定向到 RAM 中执行系列文章，痞子衡已经写过《IAR篇》、《MCUXpresso IDE篇》，今天一鼓作气把 Keil MDK 篇也写了，做个全家桶。
把 Keil MDK 放到最后来写，其实痞子衡是有用意的。第一篇写 IAR，我们基本上是要纯手工改链接文件。第二篇写 MCUXpresso IDE，我们除了手工改链接文件，也在利用它的链接文件配置自动生成功能。现在到了 Keil MDK，这个 IDE 其实跟 MCUXpresso IDE 一样也支持链接文件配置自动生成，但是具体功能设计上有各有千秋，今天我们就来了解下：

Note：本文使用的 Keil uVision 软件版本是 v5.31.0.0。一、准备工作为了便于描述后面的函数重定向方法实现，我们先做一些准备工作，选定的硬件平台是恩智浦 MIMXRT1170-EVK，主芯片内部有2MB RAM，外挂了 16MB Flash 和 2 片 32MB SDRAM。这些存储设备在芯片系统中映射地址空间如下：
NOR Flash: 0x30000000 - 0x30FFFFFF （16MB）
ITCM RAM:  0x00000000 - 0x0003FFFF （256KB）
DTCM RAM:  0x20000000 - 0x2003FFFF （256KB）
OCRAM:    0x20200000 - 0x2037FFFF （1.5MB）
SDRAM:    0x80000000 - 0x83FFFFFF （64MB）
我们随便选择一个测试例程：\SDK_2.10.0_EVK-MIMXRT1170\boards\evkmimxrt1170\demo_apps\hello_world\cm7\mdk，其中 flexspi_nor 工程是最典型的代码链接场景（见 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 文件），全部的 readonly 段分配在 0x30000000 - 0x30FFFFFF 空间（在 Flash 中），全部的 readwrite 段分配在 0x20000000 - 0x2003FFFF 空间（在 DTCM 中）。链接文件精简如下：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 {
  VECTOR_ROM 0x30002000 FIXED 0x00000400 {
* (.isr_vector,+FIRST)
  }
  ER_m_text 0x30002400 FIXED 0x00FFDC00 {
* (InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
  }
  RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 {
.ANY (+RW +ZI)
  }
  ARM_LIB_HEAP +0 EMPTY 0x00000400 {
  }
  ARM_LIB_STACK 0x20040000 EMPTY -0x00000400 {
  }
}
现在我们再创建一个新源文件 critical_code.c 用于示例关键函数，将这个源文件添加进 hello_world_demo_cm7.uvprojx 工程里，critical_code.c 文件中只有如下三个测试函数（它们在 main 函数里会被调用）：
void critical_func1(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg = %d .\r
", n);
}
void critical_func2(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 2 = %d .\r
", 2 * n);
}
void critical_func3(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 3 = %d .\r
", 3 * n);
}
编译链接修改后的工程，然后查看其映射文件（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 文件相关的内容如下，显然 critical_code.c 中的三个函数都会被链在 Flash 空间里（均在 .text 段里）。
===============================================================================
Image Symbol Table
Global Symbols
Symbol Name                            Value    Ov Type       Size  Object(Section)
critical_func1                         0x30005429 Thumb Code 28  critical_code.o(.text.critical_func1)
critical_func2                         0x30005449 Thumb Code 32  critical_code.o(.text.critical_func2)
critical_func3                         0x30005469 Thumb Code 36  critical_code.o(.text.critical_func3)
===============================================================================
Memory Map of the image
Execution Region ER_m_text (Exec base: 0x30002400, Load base: 0x30002400, Size: 0x00003b68, Max: 0x00fbdc00, ABSOLUTE, FIXED)
Exec Addr Load Addr Size       Type Attr    Idx E Section Name       Object
0x30005428 0x30005428 0x0000001c Code RO          17 .text.critical_func1  critical_code.o
0x30005444 0x30005444 0x00000004 PAD
0x30005448 0x30005448 0x00000020 Code RO          19 .text.critical_func2  critical_code.o
0x30005468 0x30005468 0x00000024 Code RO          21 .text.critical_func3  critical_code.o
0x3000548c 0x3000548c 0x00000004 PAD
===============================================================================
Image component sizes
   Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data    Debug Object Name
      96       56       0       0       0       903 critical_code.o
二、重定向到RAM中方法我们现在要做的事就是将 critical_code.c 文件中的函数重定向到 RAM 里执行，原链接文件 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 中指定的是 DTCM 来存放 readwrite 段，那我们就尝试将关键函数放到 DTCM 里（如需改到 ITCM、OCRAM、SDRAM，方法类似）。
2.1 自定义section指定函数 - 针对单个函数第一种方法是用 __attribute__((section("UserSectionName"))) 语法来修饰函数定义，将其放到自定义程序段里。这种方法主要适用重定向单个关键函数，比如我们将 critical_func1() 函数放到名为 .criticalFunc 的自定义段里：
__attribute__((section(".criticalFunc"))) void critical_func1(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg = %d .\r
", n);
}
void critical_func2(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 2 = %d .\r
", 2 * n);
}
void critical_func3(uint32_t n)
{
PRINTF("Arg * 3 = %d .\r
", 3 * n);
}
然后在工程链接文件 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 里将这个自定义的 section .criticalFunc 也放进 RW_m_data 执行域中：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 {
  ; ...
  RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 {
.ANY (+RW +ZI)
* (.criticalFunc)  ;添加 .criticalFunc 段
   ; 第二种写法：*.o (.criticalFunc)
  }
  ; ...
}
编译链接修改后的工程，然后查看其映射文件（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 文件相关的内容如下，此时 critical_func1() 已经被放到自定义段 .criticalFunc 里，并且这个段被 MDK 底层链接器链接到了 RAM 里（RW_m_data 执行域空间）。
===============================================================================
Image Symbol Table
Global Symbols
Symbol Name                            Value    Ov Type       Size  Object(Section)
critical_func1                         0x20000001 Thumb Code 28  critical_code.o(.criticalFunc)
critical_func2                         0x30005429 Thumb Code 32  critical_code.o(.text.critical_func2)
critical_func3                         0x30005449 Thumb Code 36  critical_code.o(.text.critical_func3)
===============================================================================
Memory Map of the image
Execution Region RW_m_data (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x30005f60, Size: 0x00000078, Max: 0x0003f800, ABSOLUTE)
Exec Addr Load Addr Size       Type Attr    Idx E Section Name       Object
0x20000000 0x30005f60 0x0000001c Code RO          17 .criticalFunc    critical_code.o
Execution Region ER_m_text (Exec base: 0x30002400, Load base: 0x30002400, Size: 0x00003b60, Max: 0x00fbdc00, ABSOLUTE, FIXED)
Exec Addr Load Addr Size       Type Attr    Idx E Section Name       Object
0x30005428 0x30005428 0x00000020 Code RO          19 .text.critical_func2  critical_code.o
0x30005448 0x30005448 0x00000024 Code RO          21 .text.critical_func3  critical_code.o
0x3000546c 0x3000546c 0x00000004 PAD
===============================================================================
Image component sizes
   Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data    Debug Object Name
      96       56       0       0       0       903 critical_code.o
2.2 自定义section指定函数 - 针对同一文件里的多个函数第二种方法是利用 #pragma 语法来修饰函数定义（注意 AC5 编译器 Armcc 和 AC6 编译器 Armclang 语法不太一样），将同一源文件里紧挨在一起的多个关键函数放到自定义段里。比如我们将 critical_func1() 和 critical_func2() 函数放到名为 .criticalFunc 的自定义段里：

Note: 这种方法一般情况下不太推荐，代码可移植性较差。

在MDK开发环境下将关键函数重定向到RAM中执行的几种方法

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