拷贝代码和连接脚本的改进

Posted 2020-10-16 悄然拔尖

上一篇随笔说了，需要清除bss段，我们现在定义main函数如下：

注意这个全局变量是没有初始值的，即存放在bss段中，如果我们的启动文件没有清除bss段，串口的输出将是你想不到情况。比如，现在程序运行执行了++操作20次，你下次快速断电再上电的时候，g_Char2的值是接着之前的值增加的，而增加了清除bss段之后，每次重新上电，都是从0开始的。到这里我是觉得纳闷的，我们程序是重定位到了sdram的，既然是ram中，掉电不就应该是马上丢失数据了吗？然后查询了一下资料，发现：

然后我就多等了一些时间，果然，可以看到sdram数据在慢慢丢失，又涨知识了~

现在我们在start.S中增加清除bss段的代码：

    /* 清除BSS段 */
    ldr r1, =bss_start
    ldr r2, =bss_end
    mov r3, #0
clean:
    strb r3, [r1]
    add r1, r1, #1
    cmp r1, r2
    bne clean

连接脚本也需要更改：

SECTIONS
{ 
    .text 0: {*(.text)}
    .rodata : {*(.rodata)}
    .data 0x30000000 :AT(0x800)
    {
        data_load_add = LOADADDR(.data);    
        data_start = . ;
        *(.data)
        data_end = . ;
    }
 
   .bss  : 
   {
    bss_start = .;
    
   *(.bss) *(COMMON) ;
   
    bss_end = .;
   }
 
}

这样（上面链接脚本中bss段中.bss  *(COMMEN)后那个分号仅仅为了美观，会被连接器忽略的，这个在ld连接器那篇文章中有讲到）就可以看到串口输出了，是从ascii码0开始打印的。

 

 回到本文的重点，拷贝代码和连接脚本的改进

我们的sdram是32位的，nor falsh是16位的。

我们的copy和clean采用的b（字节）操作，这样是很费时的，因为sdram每次操作的最小单位是32位的，即四字节，如果采取一个字节的方式，sdram需要发送3个数据屏蔽信号DQM，这样才能只写一个字节，可见效率之低。现在采取4字节方式，改进如下：

    /* 重定位data段 */
    ldr r1, =data_load_addr  /* data段在bin文件中的地址, 加载地址 */
    ldr r2, =data_start      /* data段在重定位地址, 运行时的地址 */
    ldr r3, =data_end          /* data段结束地址 */

cpy:
    ldr r4, [r1]
    str r4, [r2]
    add r1, r1, #4
    add r2, r2, #4
    cmp r2, r3
    ble cpy


    /* 清除BSS段 */
    ldr r1, =bss_start
    ldr r2, =bss_end
    mov r3, #0
clean:
    str r3, [r1]
    add r1, r1, #4
    cmp r1, r2
    ble clean

这里说明一下 ble汇编指令：

 

    cmp r1, r2
    ble clean
比较 r1和r2，如果r1小于等于r2，就跳转到clean。

为什么之前都是用的 bne，而现在要用 ble 了呢？之前是一个字节一个字节的移动，每次都是加一，所以一定会有 r1和r2相等的时候，不相等就复制，相等了就不再执行，可是现在转换成4字节移动的时候，比如我们data段数据只有2个字节，只用一次赋值4个字节，就复制完毕了，但是现在起始地址需要加4，这样就会出现起始地址加4之后大于结束地址，那么就应该不再复制了，这也就是为什么使用ble的原因。可是，使用ble虽然很好的解决了上面所说的问题，也依旧存在一个潜在的浪费，比如我的data段刚好是4个字节，那样执行一次复制之后，其实地址加4刚好就等于结束地址，可是ble是小于等于都要执行，这样的话，就会再次执行拷贝，而其实拷贝在第一次的时候就已经完成了，这样就会多做一次加载地址到运行地址的拷贝，综上，选择使用 BLO或BCC【查看反汇编，使用BLO此时编译器也是转换成BCC执行的】（地址是无符号的，blt是有符号运算）更合适，这也是韦老大的没有注意的地方吧。

 

下面是可获得的条件代码的列表:

EQ: Equal   等于，（Z = 1）
NE: Not Equal   不等于 (Z = 0)
CS: Carry Set   有进位 （C = 1）
HS: (unsigned Higher Or Same) 同CS (C = 1)
CC: (Carry Clear) 没有进位 (C = 0)
LO: (unsigned Lower) 同CC  (C = 0)
MI: (Minus) 结果小于0  (N = 1)
PL: (Plus) 结果大于等于0 (N = 0)
VS: (oVerflow Set) 溢出 (V = 1)
VC: (oVerflow Clear) 无溢出 (V = 0)
HI : (unsigned Higher) 无符号比较，大于 (C = 1 & Z = 0)
LS: (unsigned Lower or Same) 无符号比较，小于等于 (C = 0 & Z = 1)
GE: (signed Greater than or Equal) 有符号比较，大于等于 (N = V)
LT: (signed Less Than) 有符号比较，小于  (N != V)
GT: (signed Greater Than) 有符号比较，大于 (Z = 0 & N = V)
LE: (signed Less Than or Equal) 有符号比较，小于等于 (Z = 1 | N != V)
AL: (Always) 无条件，默认值
NV: (Never) 从不执行

 不过很遗憾，我们上面的代码并不能正常工作！

首先说明，我定义了两个全局变量，类型为char，一个字节，共计两个字节，我们的sdram地址是0x30000000，两个字节后，应该从0x30000002开始存储，由于我们清零操作使用str，四字节操作，需要对4的整数倍取地址，所以，这里清零操作会从0x30000000开始，就会使清零bss段的代码也把全局变量给清除了。你或许会问，为什么不是从0x30000004开始，都是4的整数倍，为什么是向下呢（编译器以最节约内存的方式，指定了对齐方式就不同了）？因为我们没有指定对齐的字节数目，向4取整，不足4的倍数，往下计算，而当我们指定对齐4字节时，虽然此时是0x30000002地址，由于规定了对齐字节，会变成0x30000004地址处，为什么这里是向上了？这个C语言中结构体内存对齐的原理一致，前面0x30000002有了存储内容，后面新开始存储的，就需要往后延伸至4的倍数。

所以，改进代码如下：

 

#include "s3c2440_soc.h"
#include "uart.h"
#include "init.h"

char g_Char = \'A\';
char g_Char2 ;
int g_A = 0;
int g_B;

void delay(volatile int d)
{
    while (d--);
}

int main(void)
{
    uart0_init();

    while (1)
    {
        putchar(g_Char2);
        g_Char2++;        
        delay(1000000);
        putchar(g_Char);
        g_Char++;        
        delay(1000000);
    }

    
    return 0;
}

 

 

 

这样之后，正常运行的同时也没有做多余的操作，经过分析反汇编之后，发现和我理解的一致，韦老大那个代码做了多余的copy操作，反汇编可以清楚的看到data段的起始地址和结束地址，当起始地址累加到等于结束地址的时候，就不该再执行复制操作了，所以不应该使用ble这个有符号的还是条件小于等于的指令。