ARM啟動代碼中_main 與用戶主程序main()的區別


1.1  問題描述
     __main函數的作用是什么呀?
1.2  問題剖析
     __main函數是C/C++運行時庫的一個函數,嵌入式系統在進入應用主程序之前必須有一個初始化的過程,使用__main標號引導系統時必須將應用程序的入口定義為main()。
    在初始化的過程中,__main函數的作用主要有兩點:
    (1)  完成對映像文件的初始化操作
     在介紹映像文件的初始化操作之前,先介紹以下幾個概念:
     1.  映像文件
     鏈接器把多個目標文件鏈接成一個映像文件。
     2.  加載地址和執行地址
     映像文件可以有兩種地址:加載地址和執行地址。加載地址是映像文件在存儲器中的存儲地址;執行地址就是映像文件運行時的地址。
     3.  加載域和執行域
     文件加載的存儲區叫加載域,文件運行的存儲區叫執行域。
     4.  從加載地址到執行地址
     在結構比較簡單的系統中,加載地址就是執行地址;而在復雜系統中,程序運行前,常常會把映像文件的一部分或全部從存儲區域移出去,此時執行地址就不再是加載地址。
     知道以上幾個概念,__main函數對映像文件的初始操作就不難理解了。對於加載地址和執行地址不同的映像文件,__main函數會把加載地址的代碼和數據復制到執行地址中,並且對被鏈接器指定為需要初始化為0的段,進行清零操作。
     (2)  調用__rt_entry函數,進入用戶程序。__rt_entry函數的運行流程如圖 1.1所示。

圖 1.1  在__rt_entry()函數中的運行情況

 
 

當所有的系統初始化工作完成之后,就需要把程序流程轉入主應用程序,即呼叫主應用程序。最簡單的一種情況是:

IMPORT main

B main

直接從啟動代碼跳轉到應用程序的主函數入口,當然主函數名字可以由用戶隨便定義。

ARM ADS環境中,還另外提供了一套系統級的呼叫機制。

IMPORT __main

B __main

__main()是編譯系統提供的一個函數,負責完成庫函數的初始化和初始化應用程序執行環境,最后自動跳轉到main()。所以說,前者是庫函數,后者就是我們自己編寫的main()主函數;

因此我們用的B __main其實是執行庫函數,然后該庫函數再調用我們的main() 函數,因此在單步調試時會看到先要跑一段程序(其實是庫函數),然后再單步到我們自己的main函數(這個同時也說明如果有B __main 則就對應必須有main函數,否則編譯出錯),如果我們用 B main來進入我們的主函數的話,那在單步調試時就看到直接進入到我們自己的main函數了,中間不會看到其他程序;

那么用B __main和用B main 這兩這進入我們的main函數方式有什么不同呢?

如果采用前者則會由編譯器加入一段"段拷貝"程序,即我們說的從加載域到執行域轉化程序;而采用后者就沒有這個了,因此如果要進行 "段拷貝"只能自己動手編寫程序來實現了,完成段拷貝后就可以進入我們的主函數了,當然這個主函數不一定是叫做main(),可以起個其他好聽的名字,這個有別於使用B __main方式;不管采用哪種方式進入我們的程序,都要有一段"段拷貝"程序,跑完了段拷貝后才能可以進入我們主程序了!(順便提一下:startup.s這個文件並沒有所謂的"段拷貝"功能,再看也無益!)

對含有啟動程序來說,"執行地址與加載地址相同"不容易實現:

如果執行地址與加載地址相同哪當然不需要做"段拷貝",但是個人理解編譯器還會加入"段拷貝"程序(如果用B __main 的話),只是因為條件不滿足而不執行而已;但是對含有啟動程序來說,"執行地址與加載地址相同"就不容易了.因為啟動程序是要燒到非易失存儲器里,用來在上電執行的,而這個程序必定會有RW段,如果RW放在非易失存儲器,如FLASH,那就不好實現RW功能了,因此要給RW移動到能夠實現RW功能的存儲器,如SRAM等.因此,對含有啟動程序來說,"執行地址與加載地址相同"就不容易實現;程序的入口點在C 庫中的__main 處,在該點,庫代碼執行以下操作:

1. 將非零(只讀和讀寫)運行區域從其載入地址復制到運行地址。

2. 清零ZI 區域。

3. 跳轉到__rt_entry。


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