2021年11月01日 | stm32专题三十六：MDK编译过程和文件类型（二）

MDK工程的文件类型：

1 下图为 Project 目录下的工程文件

实际上，只需要有 unprojx 文件，就可以恢复整个工程。

具体描述：

2 源文件

3 output 和 list 文件

详细分析：

1 uvprojx 文件

uvprojx 文件就是我们平时双击打开的工程文件，它记录了整个工程的结构，如芯片类型、工程包含了哪些源文件等内容。

可以使用vscode直接打开 uvprojx ，来看一下里面的具体内容：

2 uvoptx 文件

uvoptx 文件记录了工程的配置选项，如下载器的类型、变量跟踪配置、断点位置以及当前已打开的文件等。

我们在程序 main.c 的第81行设置断点，观察uvoptx的输出情况：

结果如下：

包括下载器类型等配置：

3 uvguix 文件

uvguix 文件记录了 MDK 软件的 GUI 布局，如代码编辑区窗口的大小、编译输出提示窗口的位置等。

uvprojx、 uvoptx 及 uvguix 都是使用 XML 格式记录的文件，若使用记事本打开可以看到 XML 代码。而当使用 MDK 软件打开时，它根据这些文件的 XML 记录加载工程的各种参数，使得我们每次重新打开工程时，都能恢复上一次的工作环境。这些工程参数都是当 MDK 正常退出时才会被写入保存，所以若 MDK 错误退出时(如使用 Windows 的任务管理器强制关闭)，工程配置参数的最新更改是不会被记录的，重新打开工程时要再次配置。根据这几个文件的记录类型，可以知道 uvprojx 文件是最重要的，

删掉它我们就无法再正常打开工程了，而 uvoptx 及 uvguix 文件并不是必须的，可以删除，重新使用 MDK 打开 uvprojx 工程文件后，会以默认参数重新创建 uvoptx 及 uvguix 文件。(所以当使用 Git/SVN 等代码管理的时候，往往只保留 uvprojx 文件)。

4 源文件

5 output 目录下生成的文件

在mdk中，可以指定output文件的输出路径：

output生成的文件如下所示：

Ⅰ 静态链接库 .lib文件

得到生成的*.lib 文件后，可把它像 C 文件一样添加到其它工程中，并在该工程调用 lib提供的函数接口，除了不能看到*.lib 文件的源码，在应用方面它跟 C 源文件没有区别。

Ⅱ .dep   .d依赖文件

*.dep 和*.d 文件(Dependency file)记录的是工程或其它文件的依赖， 主要记录了引用的头文件路径， 其中*.dep 是整个工程的依赖， 它以工程名命名， 而*.d 是单个源文件的依赖，它们以对应的源文件名命名。

先看一下.d文件，我们在整个文件夹中选一个.d文件：

直接vscode打开来看一下内容，可以看到，bsp_led.d文件，其实就是记录了bsp_led这个源文件包含的头文件路径。

知道单个文件的依赖以后，那么我们再看下 .dep 文件，记录了整个工程的依赖（记录了所有源文件所包含的头文件路径）：

Ⅲ .crf 交叉引用文件

打开 .crf 乱码如下：

6 .o .axf .elf文件

ELF 是 Executable and Linking Format 的缩写，译为可执行链接格式，该格式用于记录目标文件的内容。在 Linux 及 Windows 系统下都有使用该格式的文件用于记录应用程序的内容，告诉操作系统如何链接、加载及执行该应用程序。

目标文件主要有 3 种类型：

6 o 文件与 axf 文件的关系

根据上面的分类，我们了解到， *.axf 文件是由多个*.o 文件链接而成的，而*.o 文件由相应的源文件编译而成，一个源文件对应一个*.o 文件。

例如：当我们在main.c中进行修改，如下所示，再点击编译时，由于没有改动其他的源文件，实际上只重新编译了main.c，而原来就生成的其他 .o 文件不需要再参与编译，链接器把新的 .o文件和之前其他 .o文件重新连接成 .elf文件。

然后再进行编译，结果如下：

链接器的作用：

代码如下：

图解过程如下：

7 ELF文件头

接下来我们看看具体文件的内容，使用 fromelf 文件可以查看*.o、 *.axf 及*.lib 文件的ELF 信息。

首先使用windows powershell，查看 fromelf 工具的帮助信息：

根据命令提示，接下来我们使用命令语句来查看bsp_led.o文件的基本信息：

fromelf --text -v .bsp_led.o   

打印信息如下，可以看到，一下子打印出来了很多信息。

为了方便查看，我们可以使用windows 重定向符号 > 将命令行中输出的内容存储到文件中，具体用法如下：

我们使用如下的命令语句，输出详细信息到txt：

 fromelf --text -v .bsp_led.o > bsp_led_info.txt

可以看到，在当前目录下新生成了 bsp_led_info.txt 的文件：

同样的，我们也可以生成整个 .axf 文件的详细信息：

 fromelf --text -v .流水灯.axf > flow_light_info.txt

结果如下：

在之前有分析过 .o 文件的结构如下，包括文件头、程序头（可选）、节区、节区头部表。

现在来看一下 bsp_led.o的文件内容：

接下来是节区信息：

关于节区信息的描述：

接下来看一下 .o文件 和 .elf 文件的对比：

再进行一下对比，可以看到，在节区前，elf文件确实存在程序头：

看一下程序头的具体内容：

下面是 MDK 的编译信息：

对照着 MDK 的编译信息，我们来分析一下这个文件：

1 首先是地址，程序头的物理地址和虚拟地址均为0X0800 0000，这是stm32内部flash的起始地址。而由于stm32不带有MMU内存管理单元，因此物理地址就等于虚拟地址；

2 Size in file：1440字节，表示程序在文件中占据的大小。对比上图，我们发现：

Size in file = Code + RO-data + RW-data = 1096 + 336 + 8 = 1440；

3 Size in memory：3976 字节，表示若程序加载到内存，占据的内存空间。 

Size in memory = Code + RO-data + RW-data + ZI-data = 1440 + 2536 = 3976；

4 8字节对齐，这个在freertos中非常常用。

接下来看一下节区信息：

反汇编代码

使用以下语句生成反汇编代码：

fromelf --text -c .bsp_led.o > bsp_led_o_info.txt   

生成的反汇编代码如下：

经过链接器生成的elf文件，来和.o文件对比看一下：

现在我们可以从汇编代码中清晰的看到，链接后的elf文件，为每个函数都分配了地址，可以调用正确的指令来执行。

分散加载代码

学习至此，还有一个疑问，前面提到程序有存储态及运行态，它们之间应有一个转化过程，把存储在 FLASH 中的 RW-data 数据拷贝至 SRAM。然而我们的工程中并没有编写这样的代码，在汇编文件中也查不到该过程，芯片是如何知道 FLASH 的哪些数据应拷贝到 SRAM 的哪些区域呢？

其实主要是下面这段代码：