ESP8266 段的概念

柔情只为你懂 2022-04-18 04:04 220阅读 0赞

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### 我们在使用ESP8266的过程中,可能会有疑问,如: 函数放在哪了? 变量放在哪了?常量放在哪了?等等 ###

###    我们以esp8266 rtos sdk 为例,进行分析,esp8266 nonos sdk 有些许差异，希望在阅读完本文之后，可以旁通。阅读前本文前，先阅读 [esp8266 内存分配][esp8266] ###

我们先来看看编译生成的 \*.dump 文件吧，比如 bin/upgrade/user1.1024.new.2.dump。

以下以 rtos 的 openssl\_demo 为例，打开 dump 文件，我们可以看到如下信息：

1.  Sections:
2.  Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
3.    0 .text         000076a1  40100000  40100000  00001ad4  2\*\*2
4.                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
5.    1 .irom0.text   00053778  40201010  40201010  00009180  2\*\*4
6.                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
7.    2 .data         000008ac  3ffe8000  3ffe8000  000000e0  2\*\*4
8.                    CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
9.    3 .rodata       00001144  3ffe88b0  3ffe88b0  00000990  2\*\*4
10.                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
11.   4 .bss          00006fc8  3ffe99f8  3ffe99f8  00001ad8  2\*\*4
12.                   ALLOC

如果之前未接触过 gcc，那可能会有这样的疑问：为什么这些段，比如 .text 会被放在特定的地址？这个其实是链接器干的事情，在链接的环节中，链接器会读取 `ld` 目录下的特定 \*.ld 文件，从而将特定 attribute 属性的函数、变量等放在了特定的位置。

打开 ld/eagle.app.v6.common.ld，可以看到类似如下信息：

1.  .text : ALIGN(4)
2.  \{ ... \}
3.  >iram1\_0\_seg :iram1\_0\_phdr

简单说，就是将 .text 段放到 iram1\_0\_seg 里，结合 ld/eagle.app.v6.ld，可以看到如下信息：

1.  MEMORY
2.  \{
3.       ...
4.      iram1\_0\_seg : org = 0x40100000, len = 0x8000
5.      ...
6.  \}

这样我们就该知道为什么 .text 段会位于 0x40100000 开始的位置了。ld 的事说来话长，想详细了解的，可以看看博友们关于 ld 的文章:)

### .text & .irom0.text ###

均是用来存放程序执行代码的区域，.text 段位于 iRAM 空间，.irom0.text 段会被映射到 cache 空间。

在编译选项 -ffunction-sections 打开的情况下，函数的默认属性为 \*.text.\*，我们可以通过如下方法查看：

1.  cd user/.output/eagle/debug/lib
2.  xtensa-lx106-elf-size -A libuser.a

我们会看到如下信息：

.text.user\_init 174 0

user\_init 函数的属性为 .text.user\_init，在 rtos sdk 的 ld/eagle.app.v6.common.ld 中，我们可以看到：

1.  .irom0.text : ALIGN(4)
2.  \{
3.      ...
4.     \*(.literal.\* .text.\*)
5.      ...

\} >irom0\_0\_seg :irom0\_0\_phdr

\*.text.\* 属性的函数，将会被放到 .irom0.text 段中，通过 dump 文件，我们可以看到

1.  40232158 g F .irom0.text 00000062 user\_init

链接到 .irom0.text 段的函数会位于 spi flash，将通过 cache 预取。

我们也可以通过 IRAM\_ATTR 强制将函数的属性改为 .text。IRAM\_ATTR 的定义如下：

1.  \#define IRAM\_ATTR \_\_attribute\_\_((section(".text")))

在 openssl\_demo 中，给 user\_init 函数加上 IRAM\_ATTR 后，重新编译，通过 xtensa-lx106-elf-size 命令，已经找不到 .text.user\_init 了，但是可以发现 .text 变大了：

1.  .text 166 0

我们再来看看 ld/eagle.app.v6.common.ld 文件，

1.  .text : ALIGN(4)
2.    \{
3.      ...
4.      \*(.literal .text .stub .gnu.warning .gnu.linkonce.literal.\* .gnu.linkonce.t.\*.literal .gnu.linkonce.t.\*)
5.      ...
6.    \} >iram1\_0\_seg :iram1\_0\_phdr

通过 dump 文件，我们可以看到：

1.  40107130 g F .text 0000006e user\_init

user\_init 函数已经位于 .text 段内，将在系统启动时，被 bootloader 加载到 iRAM 空间。

我们还可以通过修改 ld 文件，强制将某些库中的某些属性的函数放在某个段中，比如：

1.  .text : ALIGN(4)
2.  \{
3.    ...
4.  \*libfreertos.a:(.literal .text .literal.\* .text.\*)
5.    ...
6.  \} >iram1\_0\_seg :iram1\_0\_phdr

FreeRTOS 中的所有函数，将被强制放在 .text 段中，即均在 iRAM 中运行。

.data & .rodata & .bss  
.data 段通常是用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域，属于静态内存分配。

.bss 段通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。属于静态内存分配。

.rodata 段通常是指用来存放程序中常量的一块内存区域。属于静态内存分配。

查看 ld/eagle.app.v6.common.ld，可以看到 .data、.bss、.rodata 段均 >dram0\_0\_seg，因此都在 dRAM 内。

在 .dump 文件内，我们可以看到不是 static 的 .data、.bss、.rodata 的地址，比如：

1.  3ffe8010 g O .data 00000018 flashchip
2.  3ffee6c8 l O .bss 00000400 recv\_buf
3.  3ffe8a38 g O .rodata 00000004 ip\_addr\_any

.rodata 数据在整个程序运行过程中均不会改变，比如 const 的常量、字符串等，因此放在 dRAM 中是很浪费的，所以我们有其他方法来做这部分优化，以释放更多的 dRAM 空间。

heap  
用于存放程序运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。为什么说他是大小是动态的，因为这完全取决于 .data、.bss、.rodata 的大小。

在 ld/eagle.app.v6.common.ld 中，决定了 .data、.rodata、.bss 在 dRAM 中的依次分布，可以通过 \*.dump 查看。

heap 区的起始地址，在 .bss 段中有定义：

1.  .bss ALIGN(8) (NOLOAD) : ALIGN(4)
2.  \{
3.      ... \_heap\_start = ABSOLUTE(.);
4.  \} >dram0\_0\_seg :dram0\_0\_bss\_phdr

通过 \*.dump 文件，可以看到：

1.  3ffefa20 g \*ABS\* 00000000 \_heap\_start

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[esp8266]: https://blog.csdn.net/fly_sky_share/article/details/83851957