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ld - .data 部分之前无法解释的空内存地址

问题描述

我目前正在 STM32 上编写一个程序，该程序使用一个简单的引导加载程序和两个子应用程序。子应用程序位于闪存中，引导加载程序将其中一个（代码和数据）加载到 RAM 内存中，然后开始执行。复制只需遍历闪存中的地址并将数据从这些地址复制到 RAM 即可完成。

最近我遇到了一些奇怪的错误。我试图从全局定义的数组中读取一些数据。我得到了错误的值，例如，当我试图阅读时，array[0]我得到了array[1].

我对 .elf 和 .hex 文件进行了一些调试和反汇编，我想我已经找到了这个错误的原因。原来.ARM这个项目的.elf文件的部分之间有一个空格。
令人惊讶的是，.hex 文件中不存在这个空白空间（我用它来刷新 STM32 板）。
这就是我所说的：

2000ee70:   469e        mov lr, r3
2000ee72:   4770        bx  lr

Disassembly of section .ARM:

2000ee74 <__exidx_start>:
2000ee74:   7fff267c    svcvc   0x00ff267c
2000ee78:   00000001    andeq   r0, r0, r1

Disassembly of section .data:

2000ee80 <evnames.5255>:
2000ee80:   00000000    andeq   r0, r0, r0
2000ee84:   08030104    stmdaeq r3, {r2, r8}

 802de70:   4770469e    
 802de74:   7fff267c    svcvc   0x00ff267c
 802de78:   00000001    andeq   r0, r0, r1
 802de7c:   00000000    andeq   r0, r0, r0
 802de80:   08030104    stmdaeq r3, {r2, r8}

显然，地址是不同的，因为.elf文件中的地址是VMA，而.hex文件中的地址是LMA。
我在这里注意到的是，在.ARM节之后，下一个内存地址应该是2000ee7C但由于未知原因，.data节开始于2000ee80. 所以他们之间只有一个无法解释的空话。但是 .hex 文件中不存在这个空字。00000001紧随其后的是00000000。
所以基本上，我认为.hex文件的反汇编应该输出以下结果：

 802de70:   4770469e    
 802de74:   7fff267c    svcvc   0x00ff267c
 802de78:   00000001    andeq   r0, r0, r1
 802de7c:       <something here>
 802de80:   00000000    andeq   r0, r0, r0
 802de84:   08030104    stmdaeq r3, {r2, r8}

由于这个在 .hex 文件中消失的空内存空间，当我的引导加载程序将数据加载到 RAM 时，array[0]LMA2000eec8最终位于 address 2000eec4。

这是我使用的链接器脚本的令人不安的片段：

  /* ARM specific sections, they also go to FLASH and are copied to RAM */
  .ARM.extab : { 
      *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*) 
  } > RAMAPP AT> FLASH_APP
  .ARM : {
      __exidx_start = .;
      *(.ARM.exidx*)
      __exidx_end = .;
  } > RAMAPP AT> FLASH_APP

  /* Initialized data sections - variables etc.  */
  .data :
  {
      . = ALIGN(4);
      *(.data)           /* .data sections */
      *(.data*)          /* .data* sections */
      . = ALIGN(4);    
  } >RAMAPP AT> FLASH_APP /* Data section is placed in FLASH_APP but its Virtual Memory Address is in RAM_APP */

我使用以下命令将 .o 文件链接到一个 .elf 文件中：

arm-none-eabi-gcc -Wl,--gc-sections -mthumb -mthumb-interwork -mcpu=cortex-m4 --specs=nosys.specs -L[path_to_library_files] -T[path_to_ld_file] [long_list_of_object_files] -o [output_elf_file]

我使用以下命令将 .elf 文件转换为 .hex 文件：

arm-none-eabi-objcopy -O ihex [elf_file] [output_hex_file]

我试图尝试使用我给的参数arm-none-eabi-objcopy并arm-none-eabi-gcc摆脱这种填充，例如--file-alignment，--gap-fill但到目前为止没有成功。

有谁知道这个空白空间来自哪里以及如何摆脱它（或将其包含在 .hex 文件中）？

编辑：根据前两条评论的建议，我尝试过：
*使用最新版本的arm-none-eabi-gcc和arm-none-eabi-objcopy在我的工具链中，
*ALIGN(4)该.ARM部分，
*不将该部分复制.ARM到 RAM。
不幸的是，这些解决方案都没有解决这个问题。

我最近注意到的是，有时.elf文件中的数据是正确对齐的（.data节的第一个地址是紧跟.ARM节末尾的地址）。这取决于该.ARM部分恰好结束的地址。我可以通过在代码中添加一些额外的函数调用来操纵它（导致更大的.text区域），例如：

2000ee84:   469e        mov lr, r3
2000ee86:   4770        bx  lr

Disassembly of section .ARM:

2000ee88 <__exidx_start>:
2000ee88:   7fff2668    svcvc   0x00ff2668
2000ee8c:   00000001    andeq   r0, r0, r1

Disassembly of section .data:

2000ee90 <evnames.5255>:
2000ee90:   00000000    andeq   r0, r0, r0
2000ee94:   2001111c    andcs   r1, r1, ip, lsl r1

这样，我已经确定：
* 当.ARM部分在地址结束时0x*******0，.data部分错误地开始于0x*******8（应该是0x*******4）
* 当.ARM部分在地址结束时0x*******8，.data部分错误地开始于0x*******0（应该是0x*******C）
* 当.ARM部分在地址结束时0x*******4，.data部分正确地开始于0x*******8
* 当.ARM部分在地址结束时0x*******C，.data部分正确地开始于0x*******0

标签： ldstm32elfhex-file

解决方案

好的，原来我必须添加ALIGN_WITH_INPUT到链接器脚本中的 .data 部分。像这样：

  .data : ALIGN_WITH_INPUT
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.data)           /* .data sections */
    *(.data*)          /* .data* sections */
    . = ALIGN(4);    

  } >RAMAPP AT> FLASH_APP

此参数导致部分的 LMA 以与 VMA 相同的方式对齐。现在 .hex 文件中的对齐方式与 .elf 文件中的对齐方式相同。
向帮助我解决此问题的 reddit 用户 FreddieChopin 大喊。

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