ARM Cortex-M7 长分支在编译时出现错误“relocation truncated to fit: R_ARM_PREL31”

Posted 2023-02-19

【中文标题】ARM Cortex-M7 长分支在编译时出现错误“relocation truncated to fit: R_ARM_PREL31”

【英文标题】：ARM Cortex-M7 long branch get error "relocation truncated to fit: R_ARM_PREL31" at compiling time

【发布时间】：2019-03-09 07:53:34

【问题描述】：

我正在使用 NXP 的 I.MXRT 系列 Cortex-M7 芯片开发嵌入式系统。我需要在 RAM(ITCM) 中重定位一些 C 函数，而不是在 Flash 中。 ITCM 的地址从 0x00000000 开始，Flash 从 0x60000000 开始。因此，位于 Flash 的函数调用位于 ITCM 的函数将执行长分支。但它得到一个编译错误

(.ARM.exidx.itcm.text+0x0)：重定位被截断以适应：R_ARM_PREL31 针对 `.itcm.text'

这是我的代码

__attribute__ ((long_call,section(".itcm.text"),noinline))
int foo(int k)

     return k + 1;

我的链接脚本

MEMORY

 /*
 *  SPI Flash 
 *  
 *  
 */
ITCM(xrw) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 128K
DTCM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 256K
RAM (xrw) : ORIGIN =   0x20200000, LENGTH = 256K
FLASH (rx) : ORIGIN =  0x60000000, LENGTH = 4096K

 /*************omit***************/
_siitcm = LOADADDR(.itcm.text);
.itcm.text : ALIGN(4)

    __itcm_start__ = .;
    *(.itcm.text .itcm.text.*)
    . = ALIGN(4);
    __itcm_end__ = .;
 >ITCM AT>FLASH

编译器标志是

arm-none-eabi-gcc -mcpu=cortex-m7 -mthumb $FP_FLAGS -std=c++11 -O3 -munaligned-access -ffunction-sections -fdata-sections -ffreestanding

链接器标志是

"arm-none-eabi-gcc -mcpu=cortex-m7 -mthumb $FP_FLAGS -std=c++11 -O3 -munaligned-access -ffunction-sections -fdata-sections -ffreestanding -T $ MEM_LD_FILE -T $LIBS_LD_FILE -T $SECTIONS_LD_FILE -nostartfiles -Xlinker -gc-sections -u _printf_float -Wl,-Map=$TARGET_MAP --specs=nano.specs"

当分支地址大于0x40000000时似乎会发生错误。那么，如何解决这个问题呢？

/* 第二版 */

我通过添加编译器标志 -fno-exceptions 解决了这个问题。但是不知道为什么？

【问题讨论】：

使用彼此靠近的虚假地址，构建它，查看它使用的地址和说明，这应该可以解释它。

或者实际上只是查看目标文件，因为它无法链接它...

您可以从Exception Handling ABI for the ARM Architecture (ARM IHI 0038B) 中获得一些关于-fno-exceptions 行为的见解，特别是第4.4.2 节“重定位”，其中提到了使用R_ARM_PREL31 进行偏移。 R_ARM_PREL31 是 31 位 2 的补码 - 注意：不是 32 位数字。见ELF for the ARM Architecture (ARM IHI 0044E)

如果您将进入 RAM(ITCM) 的 C 函数编译为 C 而不是 C++，也许会有所帮助？

嗯，31位2的补码的跳转地址确实是+- 0x40000000。但它应该使用一个长分支指令 BLX Ri，它可以根据 ARM 的手册跳转所有 32 位地址空间。其实我也不清楚什么是“搬家”？我的项目包含 C 和 C++ 文件。进入 ITCM 的函数位于外部“C”块中。但我认为链接器是 C++。

【参考方案1】：

ARM-EABI 指定异常胶合代码是 31 位相对的。这意味着所有可以抛出或捕获的 C++（即，具有 C++ 链接，而不是 -fno-exception）将需要位于内存中，距离 .ARM-extab 和 .ARM 不超过 30 位（正负） .exidx 部分或相对偏移量将不足 - 因此错误。

ARM-EABI 很可能利用了 Linux 默认用户空间，即 ARM32 地址空间的 32 位中的低 31 位。

所以，看看你的内存映射。是否有 stash +-30 位来放置 extab/exidx 以最大程度地覆盖您的 .text 内存（XIP 闪存、SDRAM、OCRAM）？您可以（通过链接器脚本）将您的 C++ 限制在所覆盖的区域吗？您可以将非文本（数据、bss 等）放在超出范围的内存中吗？ （数据和非 C++ 和 C++-noexception .text 访问不是 REL31 - 只有 C++ 异常是。）