MCU如何将常量和函数放在Code Flash/ROM指定地址

来源 | 瑞萨嵌入式小百科

前言

在嵌入式系统应用中，有时需要将常量或者函数放在代码闪存（Code Flash）的指定地址，以便后续的功能扩展或代码更新。

本文基于EK-RA4M2，详细介绍了如何在不同编译器环境下实现这一目标，涵盖GNU、LLVM、IAR和Arm Compiler6共四种编译器。

由于瑞萨电子RA系列开发基于FSP（Flexible Software Package)，因此项目的构建均基于FSP生成的代码，对于第三方集成开发环境（IDE）像IAR EW for Arm和Keil MDK，则依赖RASC（RA Smart Configurator）创建项目。

对于所有支持的编译器来说，修改流程基本一致，主要包括以下步骤：

在链接脚本文件（Linker Script File）中添加新的自定义段（section），并指定地址范围（通常包括起始地址和大小）。由于FSP工程会在每次重新Generate Project Content时，重写相关的Linker Script File，因此需先备份原始文件，重命名后再进行修改。
使用特定关键字声明需要定位的函数/常量，将其放在新增section中。
在IDE中修改配置，使更新后的Linker Script File生效。
编译工程，通过生成的***.map文件确认相应标号已正确放置在目标地址。

假定目标是在RA4M2中Code Flash最高地址上新增两个section，一个用于存放函数，一个用于存放常量，由于高地址的Block Size为32K（8000h），因此两个section大小均设定为0x8000。

可以根据自己的实际需求调整，但一定考虑到改写内容时，最小的Erase/Program单元都是Block Size。

一、GNU编译器

首先，我们介绍在e²studio中使用GNU编译器时的操作步骤。

在e²studio中找到以下3个文件，在原始路径下复制并重命名：

script\fsp.ld→script\fsp_new.ld
Debug\memory_regions.ld→Debug\memory_regions_new.ld
Debug\fsp_gen.ld→Debug\fsp_gen_new.ld

第一步，编辑Debug\memory_regions_new.ld，文件开头增加以下内容，对标号赋值：

FLASH_USER_DATA_LENGTH=0x8000;
FLASH_USER_TEXT_LENGTH=0x8000;

由于已指定2个Block存储数据，用于其它内容Link的地址空间需要在此基础上去掉2个Block，更新FLASH_LENGTH并增加存储函数的TEXT section和存储常量的DATA section。

FLASH_LENGTH=0x00080000-FLASH_USER_DATA_LENGTH-FLASH_USER_TEXT_LENGTH;
FLASH_USER_DATA_START=FLASH_START+FLASH_LENGTH;
FLASH_USER_TEXT_START=FLASH_USER_DATA_START+FLASH_USER_DATA_LENGTH;

memory_regions_new.ld文件的变动参考下图：

memory_regions_new.ld变更内容

第二步，修改fsp_gen_new.ld文件，MEMORY中增加FLASH_USER_DATA和FLASH_USER_TEXT，找到__flash_readonly$$（READONLY）【注意：此处是两个下划线】，其后增加.mydata和.mytext。

左右滑动查看完整内容

MEMORY{    RAM (rwx) : ORIGIN = RAM_START, LENGTH = RAM_LENGTH    FLASH (rx) : ORIGIN = FLASH_START, LENGTH = FLASH_LENGTH    FLASH_USER_DATA (rx) : ORIGIN = FLASH_USER_DATA_START, LENGTH = FLASH_USER_DATA_LENGTH    FLASH_USER_TEXT (rx) : ORIGIN = FLASH_USER_TEXT_START, LENGTH = FLASH_USER_TEXT_LENGTH    DATA_FLASH (rx) : ORIGIN = DATA_FLASH_START, LENGTH = DATA_FLASH_LENGTH    QSPI_FLASH (rx) : ORIGIN = QSPI_FLASH_START, LENGTH = QSPI_FLASH_LENGTH
    .mydata :    {  *(.rodata*)    }> FLASH_USER_DATA      .mytext :    {  *(.text*)    }> FLASH_USER_TEXT

fsp_gen_new.ld变更内容

第三步，修改源码，将const类型变量和函数声明在新增.mydata和.mytext两个section中。增加函数定义。在hal_entry()中增加函数调用，避免优化。

const uint8_t test_data[8] BSP_PLACE_IN_SECTION(".mydata") = {0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07};
uint32_t test_function_fibonacci(uint32_t num) BSP_PLACE_IN_SECTION(".mytext") __attribute__((noinline));

第四步，按照以下方式更新fsp_new.ld文件，使得改动后的Linker Script File（memory_regions_new.ld和fsp_gen_new.ld）生效。

fsp_new.ld变更点

最后一步，在e²studio中设置Linker Script File为fsp_new.ld。

更新Linker Script File为fsp_new.ld

完成上述所有步骤后，编译工程，目标函数和常量已经放在指定地址了，打开***.map文件，用常量和函数名作为关键字搜索，可以看到以下匹配：

***.map文件中常量和函数的编译地址

二、LLVM编译器

接下来，介绍在e²studio中使用LLVM编译器时的操作步骤。

在e²studio中找到3个文件，在原始路径下复制并重命名：

script\fsp.lld→script\fsp_new.lld
Debug\memory_regions.lld→Debug\memory_regions_new.lld
Debug\fsp_gen.lld→Debug\fsp_gen_new.lld

第一步，编辑Debug\memory_regions_new.lld，文件变动参考下图:

memory_regions_new.lld变更内容

第二步，修改fsp_gen_new.lld文件，参考下图：

fsp_gen_new.lld变更内容

第三步，修改源码，将const类型变量和函数声明在新增.mydata和.mytext两个section中。增加函数定义。在hal_entry()中增加函数调用，避免优化。

左右滑动查看完整内容

constuint8_t test_data_0[8] BSP_PLACE_IN_SECTION(".mydata") = {0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07};constuint8_t test_data_1[8] BSP_PLACE_IN_SECTION(".mydata") = {0x08, 0x09, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F};
uint32_ttest_function_fibonacci(uint32_t num)BSP_PLACE_IN_SECTION(".mytext") __attribute__((noinline));inttest_function_is_prime(int num)BSP_PLACE_IN_SECTION(".mytext") __attribute__((noinline));