大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家分享的是在MDK開發環境下将關鍵函數重定向到RAM中執行的幾種方法。
這個關鍵函數重定向到 RAM 中執行系列文章，痞子衡已經寫過 《IAR篇》、《MCUXpresso IDE篇》，今天一鼓作氣把 Keil MDK 篇也寫了，做個全家桶。
把 Keil MDK 放到最後來寫，其實痞子衡是有用意的。第一篇寫 IAR，我們基本上是要純手工改連結檔案。第二篇寫 MCUXpresso IDE，我們除了手工改連結檔案，也在利用它的連結檔案配置自動生成功能。現在到了 Keil MDK，這個 IDE 其實跟 MCUXpresso IDE 一樣也支援連結檔案配置自動生成，但是具體功能設計上有各有千秋，今天我們就來了解下：
- Note： 本文使用的 Keil uVision 軟體版本是 v5.31.0.0。
一、準備工作
為了便于描述後面的函數重定向方法實作，我們先做一些準備工作，標明的硬體平台是恩智浦 MIMXRT1170-EVK，主晶片内部有2MB RAM，外挂了 16MB Flash 和 2 片 32MB SDRAM。這些儲存設備在晶片系統中映射位址空間如下：
NOR Flash: 0x30000000 - 0x30FFFFFF （16MB） ITCM RAM: 0x00000000 - 0x0003FFFF （256KB） DTCM RAM: 0x20000000 - 0x2003FFFF （256KB） OCRAM: 0x20200000 - 0x2037FFFF （1.5MB） SDRAM: 0x80000000 - 0x83FFFFFF （64MB） 我們随便選擇一個測試例程：\SDK_2.10.0_EVK-MIMXRT1170\boards\evkmimxrt1170\demo_apps\hello_world\cm7\mdk，其中 flexspi_nor 工程是最典型的代碼連結場景（見 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 檔案），全部的 readonly 段配置設定在 0x30000000 - 0x30FFFFFF 空間（在 Flash 中），全部的 readwrite 段配置設定在 0x20000000 - 0x2003FFFF 空間（在 DTCM 中）。連結檔案精簡如下：
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 { } } 現在我們再建立一個新源檔案 critical_code.c 用于示例關鍵函數，将這個源檔案添加進 hello_world_demo_cm7.uvprojx 工程裡，critical_code.c 檔案中隻有如下三個測試函數（它們在 main 函數裡會被調用）：
void critical_func1(uint32_t n) { PRINTF("Arg = %d .\r\n", n); } void critical_func2(uint32_t n) { PRINTF("Arg * 2 = %d .\r\n", 2 * n); } void critical_func3(uint32_t n) { PRINTF("Arg * 3 = %d .\r\n", 3 * n); } 編譯連結修改後的工程，然後檢視其映射檔案（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 檔案相關的内容如下，顯然 critical_code.c 中的三個函數都會被鍊在 Flash 空間裡（均在 .text 段裡）。
=============================================================================== 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
我們現在要做的事就是将 critical_code.c 檔案中的函數重定向到 RAM 裡執行，原連結檔案 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 中指定的是 DTCM 來存放 readwrite 段，那我們就嘗試将關鍵函數放到 DTCM 裡（如需改到 ITCM、OCRAM、SDRAM，方法類似）。
2.1 自定義section指定函數 - 針對單個函數
第一種方法是用 __attribute__((section("UserSectionName"))) 文法來修飾函數定義，将其放到自定義程式段裡。這種方法主要适用重定向單個關鍵函數，比如我們将 critical_func1() 函數放到名為 .criticalFunc 的自定義段裡：
__attribute__((section(".criticalFunc"))) void critical_func1(uint32_t n) { PRINTF("Arg = %d .\r\n", n); } void critical_func2(uint32_t n) { PRINTF("Arg * 2 = %d .\r\n", 2 * n); } void critical_func3(uint32_t n) { PRINTF("Arg * 3 = %d .\r\n", 3 * n); } 然後在工程連結檔案 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 裡将這個自定義的 section .criticalFunc 也放進 RW_m_data 執行域中：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 { ; ... RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 { .ANY (+RW +ZI) * (.criticalFunc) ;添加 .criticalFunc 段 ; 第二種寫法：*.o (.criticalFunc) } ; ... } 編譯連結修改後的工程，然後檢視其映射檔案（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 檔案相關的内容如下，此時 critical_func1() 已經被放到自定義段 .criticalFunc 裡，并且這個段被 MDK 底層連結器連結到了 RAM 裡（RW_m_data 執行域空間）。
=============================================================================== 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 自定義section指定函數 - 針對同一檔案裡的多個函數
第二種方法是利用 #pragma 文法來修飾函數定義（注意 AC5 編譯器 Armcc 和 AC6 編譯器 Armclang 文法不太一樣），将同一源檔案裡緊挨在一起的多個關鍵函數放到自定義段裡。比如我們将 critical_func1() 和 critical_func2() 函數放到名為 .criticalFunc 的自定義段裡：
- Note: 這種方法一般情況下不太推薦，代碼可移植性較差。
#pragma clang section text = ".criticalFunc" // 适用 AC6 編譯器（範圍開始） //#pragma arm section code = ".criticalFunc" // 适用 AC5 編譯器（範圍開始） void critical_func1(uint32_t n) { PRINTF("Arg = %d .\r\n", n); } void critical_func2(uint32_t n) { PRINTF("Arg * 2 = %d .\r\n", 2 * n); } #pragma clang section text = "" // 适用 AC6 編譯器（範圍結束） //#pragma arm section code // 适用 AC5 編譯器（範圍結束） void critical_func3(uint32_t n) { PRINTF("Arg * 3 = %d .\r\n", 3 * n); } 然後也是同樣在工程連結檔案 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 裡将這個自定義的 section .criticalFunc 也放進 RW_m_data 執行域中：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 { ; ... RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 { .ANY (+RW +ZI) * (.criticalFunc) ;添加 .criticalFunc 段 } ; ... } 編譯連結修改後的工程，然後檢視其映射檔案（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 檔案相關的内容如下，此時 critical_func1/2() 均已經被放到自定義段 .criticalFunc 裡，并且這個段被 MDK 底層連結器連結到了 RAM 裡（RW_m_data 執行域空間）。
=============================================================================== 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 0x20000021 Thumb Code 32 critical_code.o(.criticalFunc) critical_func3 0x30005429 Thumb Code 36 critical_code.o(.text.critical_func3) =============================================================================== Memory Map of the image Execution Region RW_m_data (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x30005f50, Size: 0x0000009c, Max: 0x0003f800, ABSOLUTE) Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object 0x20000000 0x30005f50 0x00000040 Code RO 17 .criticalFunc critical_code.o Execution Region ER_m_text (Exec base: 0x30002400, Load base: 0x30002400, Size: 0x00003b4c, Max: 0x00fbdc00, ABSOLUTE, FIXED) Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object 0x30005428 0x30005428 0x00000024 Code RO 19 .text.critical_func3 critical_code.o 0x3000544c 0x3000544c 0x00000004 PAD =============================================================================== Image component sizes Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data Debug Object Name 100 60 0 0 0 887 critical_code.o 2.3 針對源檔案中全部函數
前兩種重定向方法都是針對具體函數的（如果是多個關鍵函數分散在多個檔案裡，按方法逐一添加修飾當然也行），但如果某個庫源檔案特别多，并且我們希望将這些源檔案裡函數全部重定向到 RAM 裡，有沒有更便捷的方法呢？當然有！
我們現在将 critical_code.c 檔案裡全部函數都重定向，隻需要在工程連結檔案 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 裡做如下修改：
LR_m_text 0x30002000 0x00FFE000 { ; ... RW_m_data 0x20000000 0x0003F800 { .ANY (+RW +ZI) critical_code.o (+RO +RW +ZI) ;添加 critical_code.o 全部目标 } ; ... } 編譯連結修改後的工程，然後檢視其映射檔案（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 critical_code.c 檔案相關的内容如下，此時 critical_func1/2/3() 都連結在 RAM 裡了。
=============================================================================== Image Symbol Table Global Symbols Symbol Name Value Ov Type Size Object(Section) critical_func1 0x20000001 Thumb Code 28 critical_code.o(.text.critical_func1) critical_func2 0x20000021 Thumb Code 32 critical_code.o(.text.critical_func2) critical_func3 0x20000041 Thumb Code 36 critical_code.o(.text.critical_func3) =============================================================================== Memory Map of the image Execution Region RW_m_data (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x30005f30, Size: 0x000000c0, Max: 0x0003f800, ABSOLUTE) Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object 0x20000000 0x30005f30 0x0000001c Code RO 17 .text.critical_func1 critical_code.o 0x2000001c 0x30005f4c 0x00000004 PAD 0x20000020 0x30005f50 0x00000020 Code RO 19 .text.critical_func2 critical_code.o 0x20000040 0x30005f70 0x00000024 Code RO 21 .text.critical_func3 critical_code.o =============================================================================== Image component sizes Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data Debug Object Name 96 56 0 0 0 903 critical_code.o 2.4 被淘汰的 __ram 關鍵字
IAR 和 MCUXpresso IDE 下都内置了 .ramfunc 段，使用關鍵字 __ramfunc 或者 __RAMFUNC() 來修飾函數就可以直接将該函數放進内置的 .ramfunc 段裡，不需要使用者再去手工改連結檔案。
早期的 Keil native compiler(CARM) 确實是支援類似的特性的，就是用 __ram 來修飾函數，但是到了 AC5/AC6 這個特性被拿掉了，使用者一律需要修改自己連結檔案來完成。為了代碼相容，在 MDK 下可以自己定義一個宏，然後連結檔案裡将 .ramfunc 放進 RW_m_data 執行域裡。
#define __ramfunc __attribute__((section(".ramfunc"))) 三、連結檔案自動生成功能
第二節裡介紹的方法都是基于使用者自己提供的連結檔案，如果想啟動 MDK 的連結檔案自動生成功能，需要在工程 Option / Linker 裡将 Use Memory Layout from Target Dialog 選項勾選上，這時候使用者提供的 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor.scf 檔案就失效了，MDK 會自動生成一個名為 hello_world_demo_cm7.sct 的連結檔案。
自動生成的 hello_world_demo_cm7.sct 連結檔案配置非常簡單，在工程 Option / Target 裡有 Read/Only Memory Areas 和 Read/Write Memory Areas 指定，這裡僅簡單提供了 RO 和 RW 段空間指定設定，沒有關于使用者自定義段的單獨設定。
不過比較特色的是，在 MDK 裡可以單獨為某個檔案指定 Memory Assignment，這樣我們也能跟 2.3 節裡的方法一樣實作整個檔案裡的函數重定向。
四、啟動檔案中拷貝過程
三種函數重定向方法都介紹完了，不知道你是否曾有過這樣的疑問，這些關鍵函數機器碼到底是什麼時候怎麼從 Flash 中拷貝到 RAM 裡的？這要從工程啟動檔案 startup_MIMXRT1176_cm7.S 談起。在複位函數 Reset_Handler 的最後調用了 MDK 内置函數 __main，這個函數中隐藏着玄機，我們可以在 ARM CMSIS 庫中找到該函數原型，順着原型你應該可以發現其中的奧秘。
Reset_Handler: cpsid i .equ VTOR, 0xE000ED08 ldr r0, =VTOR ldr r1, =__Vectors str r1, [r0] ldr r2, [r1] msr msp, r2 ldr r0,=SystemInit blx r0 cpsie i ldr r0,=__main bx r0 至此，在MDK開發環境下将關鍵函數重定向到RAM中執行的幾種方法痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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