2020年03月12日 | IAR IDE学习之---关于工程设置中“program entry”作用的猜想

1、问题

一个工程包含众多源文件，需要指定一个入口地址，如IAR IDE中默认的入口地址（符号或者标号）"__iar_program_start"（在$TOOLS_DIR$armlib目录下的cstart.s文件中定义）。对于一般程序而言，入口地址就是程序首先被执行的指令（函数）。然后，在嵌入式系统中，必须考虑芯片复位时的异常向量表，在异常向量表中的复位异常跳转的地址，也是程序首先执行的地址。那么此时的program entry和复位异常跳转地址的孰是孰非？哪个才是真正的入口执行？

毫无疑问，肯定是复位异常首先被执行，那为什么需要配置"program entry"？

2、这得从系统的角度去寻找答案。在main函数运行之前，必须要有硬件初始化、软件初始化，其中软件初始化一般包含全局变量、0初始化变量、堆栈等等，这部分的初始化称为系统初始化，一般由启动代码完成。IAR IDE工具在默认的情况下会根据工程配置，在最终可执行的镜像中加入合适的启动代码。注意这里的【默认情况】是如何实现的：通常而言构建构成包括编译、链接，编译工程源代码得到目标文件，将目标文件和库文件作为输入，送给链接器链接得到可执行文件（镜像）。链接器链接时，解决了外部引用符号的重定位、地址安排等，但是，对于链接器而言，程序从哪里开始执行呢？

1）默认的main？非也，

2）链接器不需要知道程序从哪里开始执行，只需要强制低把启动代码加入，就可以实现从复位异常-》系统初始化-》main完成。但是，这样的链接器动作太过死板，如果用户需要另外的启动方式，则使用此链接器不能达到目标。

故，链接器必须知道程序的入口地址，当链接器得到程序的入口地址之后，才会链接包含入口地址的模块（库文件或者目标文件），并且依据此入口地址构建函数调用栈，在函数调用栈中的每一个函数都需要找到定义的模块，链接器由此得到所有需要链接的模块（库、目标文件），最后才是所有模块的链接形成可执行文件。

因此，“program entry”是为了给链接器指示用的。

3、异常向量表的复位异常跳转地址和“program entry”看来没有直接的关系，因为

1）芯片复位后，经复位异常跳转，不一定调到“program entry”处执行；

2）异常向量表需要配合目标系统硬件的启动方式、内存地址等众多因素，其最主要的作用是，芯片复位后调到启动代码处执行，以及发生中断、其他异常时，跳转到相应的处理代码处。

4、如果用户自行编写启动代码，只需要将该启动代码添加入工程，重新指定“program entry”则可以完成用户自定义的启动方式，重写了IAR IDE默认提供的cstartup.s启动文件。

5、为了验证上述猜想，做一个测试。新建一个简单的main工程，工程只有一个main.c源文件：

int main()

{

  return 0;

}

1）在默认情况下，工程选项配置成“__iar_program_entry”，如下图

编译后，查看生成的map文件：

*******************************************************************************

*** ENTRY LIST

***

Entry                    Address  Size  Type      Object

-----                    -------  ----  ----      ------

?main                 0x00000100        Code  Gb  cmain.o [5]

Abort_Handler         0x0000015c        Code  Wk  vectortrap.o [5]

CSTACK$$Base          0x00100000         --   Gb  - Linker created -

CSTACK$$Limit         0x00102000         --   Gb  - Linker created -

FIQ_Handler           0x0000015c        Code  Wk  vectortrap.o [5]

FIQ_STACK$$Base       0x00102100         --   Gb  - Linker created -

FIQ_STACK$$Limit      0x00102200         --   Gb  - Linker created -

IRQ_Handler           0x0000015c        Code  Wk  vectortrap.o [5]

IRQ_STACK$$Base       0x00102000         --   Gb  - Linker created -

IRQ_STACK$$Limit      0x00102100         --   Gb  - Linker created -

Prefetch_Handler      0x0000015c        Code  Wk  vectortrap.o [5]

Region$$Table$$Base   0x00000000         --   Gb  - Linker created -

Region$$Table$$Limit  0x00000000         --   Gb  - Linker created -

SWI_Handler           0x0000015c        Code  Wk  vectortrap.o [5]

Undefined_Handler     0x0000015c        Code  Wk  vectortrap.o [5]

__cmain               0x00000100        Code  Gb  cmain.o [5]

__exit                0x00000138        Code  Gb  XXexit.o [5]

__iar_init_vfp        0x000000ec        Code  Gb  fpinit.o [4]

__iar_init_vfp_v6     0x000000d8        Code  Gb  fpinit.o [4]

__iar_program_start   0x00000080        Code  Gb  cstartup.o [5]

__low_level_init      0x00000124   0x8  Code  Gb  low_level_init.o [3]

__vector              0x00000000        Data  Gb  cstartup.o [5]

_call_main            0x00000110        Code  Gb  cmain.o [5]

_exit                 0x0000014c        Code  Gb  cexit.o [5]

_main                 0x00000118        Code  Gb  cmain.o [5]

exit                  0x00000134   0x4  Code  Gb  exit.o [3]

main                  0x0000012c   0x8  Code  Gb  main.o [1]

entry栏是函数名称，也是函数的入口地址；object栏是来源的目标文件。可以看到，“__iar_program_start“位于cstartup.o文件中，也就是IAR默认提供的启动文件。从__iar_program_start开始执行，还调用了其他的函数，所以在可执行文件中，还可以看到其他的entry，比如_main，？main，SWI_Handler等等（这些entry都在IAR安装目录下的armsrclibarm目录下的文件中定义）。这些都是因为从"__iar_program_entry"开始执行时的函数调用栈中的函数。

2）更改程序的入口为main，如下图：

编译后，查看生成的map文件

*******************************************************************************

*** ENTRY LIST

***

Entry                    Address  Size  Type      Object

-----                    -------  ----  ----      ------

Region$$Table$$Base   0x00000000         --   Gb  - Linker created -

Region$$Table$$Limit  0x00000000         --   Gb  - Linker created -

__iar_init_vfp        0x00000094        Code  Gb  fpinit.o [4]

__iar_init_vfp_v6     0x00000080        Code  Gb  fpinit.o [4]

main                  0x000000a8   0x8  Code  Gb  main.o [1]

对比可以发现，在最终可执行文件中，仅包括了main目标文件的main entry。链接器链接时，直接从mian entry开始执行，不再调用其他的函数，故不用链接到IAR系统提供的库，也不用自动加入启动代码。

总结：program entry是为了链接器服务的，它给出了链接器在链接时需要链接的模块，从而为用户提供重写启动代码的方法。

关于异常向量表如何配合目标硬件系统，将在后面的文件补充。