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问在ARM ABI中，如何访问全局变量？
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Stack Overflow用户

提问于 2022-06-27 12:45:00

回答 1查看 82关注 0票数 1

我正在为ARM Cortex M3编写一个简单的多任务操作系统。我的线程总是使用进程堆栈指针运行。我继承了一个应用程序，它使用全局变量。我试图从线程代码中调用应用程序中的函数，但它没有正确地访问内存。下列陈述是否正确：

--这些全局变量是通过某种相对地址访问的，该相对地址被放置在主堆栈上(使用MSP)?

。

使用PSP的

我的线程代码将永远无法访问它们

我需要在调用这些函数时切换到MSP，然后在使用我的线程？

时切换回PSP。

**编辑:澄清这是为一个皮质M

arm

abi

回答 1

Stack Overflow用户

回答已采纳

发布于 2022-06-27 18:27:45

全局变量与堆栈无关，甚至与静态局部变量无关。

所以你只需要看看编译器的输出，它就会告诉你一切。

你的问题很模糊，你可以问许多不同的问题之一。我会展示一些基本知识，也许我会得到幸运。

请注意，一般来说，这应该与处理器、模式等无关--手臂、拇指、x86等等。与工具链有更多的关系。

如果这是太基本，而你是问一些非常高级的问题，这是不明显的，我将删除或重写，没有问题。

抛出代码总是一个解决问题的好主意。

flash.s

.thumb
.syntax unified

.word 0x20001000
.word reset

.thumb_func
reset:
    bl notmain
    b .

notmain.c

unsigned int x;
unsigned int y=5;

void notmain ( void )
{
    unsigned int z=7;
    x=++y;
    z--;
}

flash.ld

MEMORY
{
  rom     : ORIGIN = 0x00080000, LENGTH = 0x00001000
  ram     : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00001000
}

SECTIONS
{
    .text : { *(.text)   } > rom
    .bss : { *(.bss)   } > ram
    .data : { *(.data)   } > ram
}

构建

arm-none-eabi-as --warn --fatal-warnings -mcpu=cortex-m0 flash.s -o flash.o
arm-none-eabi-gcc -Wall -O2 -ffreestanding -mcpu=cortex-m0 -c notmain.c -o notmain.o
arm-none-eabi-ld -nostdlib -nostartfiles -T flash.ld flash.o notmain.o -o flash.elf
arm-none-eabi-objdump -D flash.elf > flash.list
arm-none-eabi-objcopy -O binary flash.elf flash.bin

检查

Disassembly of section .text:

00080000 <reset-0x8>:
   80000:   20001000    andcs   r1, r0, r0
   80004:   00080009    andeq   r0, r8, r9

00080008 <reset>:
   80008:   f000 f802   bl  80010 <notmain>
   8000c:   e7fe        b.n 8000c <reset+0x4>
    ...

00080010 <notmain>:
   80010:   4b04        ldr r3, [pc, #16]   ; (80024 <notmain+0x14>)
   80012:   4905        ldr r1, [pc, #20]   ; (80028 <notmain+0x18>)
   80014:   681a        ldr r2, [r3, #0]
   80016:   3201        adds    r2, #1
   80018:   601a        str r2, [r3, #0]
   8001a:   600a        str r2, [r1, #0]
   8001c:   685a        ldr r2, [r3, #4]
   8001e:   3a01        subs    r2, #1
   80020:   605a        str r2, [r3, #4]
   80022:   4770        bx  lr
   80024:   20000004    andcs   r0, r0, r4
   80028:   20000000    andcs   r0, r0, r0

Disassembly of section .bss:

20000000 <x>:
20000000:   00000000    andeq   r0, r0, r0

Disassembly of section .data:

20000004 <y>:
20000004:   00000005    andeq   r0, r0, r5

20000008 <z.3645>:
20000008:   00000007    andeq   r0, r0, r7

这是基本的，不可重定位的，等等。

   80010:   4b04        ldr r3, [pc, #16]   ; (80024 <notmain+0x14>)

   80014:   681a        ldr r2, [r3, #0]
   80016:   3201        adds    r2, #1
   80018:   601a        str r2, [r3, #0]

   80024:   20000004    andcs   r0, r0, r4


Disassembly of section .data:

20000004 <y>:
20000004:   00000005    andeq   r0, r0, r5

我们可以看到y++。r3获取y的地址，r2获取y r2增量的值，然后保存回内存。

你也可以看到x和z是如何处理的。

现在，由于以下几个原因，这对于mcu来说是行不通的。0x20000000地址信息将不存在。只有在非易失性存储器中的东西才会在芯片启动和复位后出现。根据你真正的问题是什么，上面的内容是相关的。

MEMORY
{
  rom     : ORIGIN = 0x00080000, LENGTH = 0x00001000
  ram     : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00001000
}

SECTIONS
{
    .text : { *(.text)   } > rom
    .bss : { *(.bss)   } > ram AT > rom
    .data : { *(.data)   } > ram AT > rom
}

程序没有改变，但是二进制文件改变了。

00000000  00 10 00 20 09 00 08 00  00 f0 02 f8 fe e7 00 00  |... ............|
00000010  04 4b 05 49 1a 68 01 32  1a 60 0a 60 5a 68 01 3a  |.K.I.h.2.`.`Zh.:|
00000020  5a 60 70 47 04 00 00 20  00 00 00 20 05 00 00 00  |Z`pG... ... ....|
00000030  07 00 00 00                                       |....|
00000034

在0x2C，我们看到y的预加载值和z的0x30。

.bss值不在这里。通常，您要做的是向链接器脚本中添加更多的内容，以获取内容的地址。数据开始和停止，和bss启动和大小或停止。然后，一个从flash复制到ram的引导程序，以便初始化的值在ram中，读/写工作。

因此，如果您的项目，无论是否称为操作系统，它只是一个庞大的代码体，被编译和链接在一起。然后不做一些特殊的事情，比如很多章节之类的。以上是您所看到的，堆栈与全局无关。因为它从来都不是正常的。

(msp/psp不像arm所暗示的那样工作，我还没有看到第二个堆栈指针的用例，如果处理器有它，它们也没有全部实现)

现在，如果您的线程实际上是单独构建的程序，您可以加载runtime...Then，那么它们完全位于ram中。所以

MEMORY
{
  rom     : ORIGIN = 0x00080000, LENGTH = 0x00001000
  ram     : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00001000
}

SECTIONS
{
    .text : { *(.text)   } > ram
    .bss : { *(.bss)   } > ram
    .data : { *(.data)   } > ram
}

我们加入了-fPIC

arm-none-eabi-gcc -Wall -O2 -ffreestanding -mcpu=cortex-m0 -fPIC -c notmain.c -o notmain.o

Disassembly of section .text:

20000000 <reset-0x8>:
20000000:   20001000    andcs   r1, r0, r0
20000004:   20000009    andcs   r0, r0, r9

20000008 <reset>:
20000008:   f000 f802   bl  20000010 <notmain>
2000000c:   e7fe        b.n 2000000c <reset+0x4>
    ...

20000010 <notmain>:
20000010:   4a07        ldr r2, [pc, #28]   ; (20000030 <notmain+0x20>)
20000012:   4b08        ldr r3, [pc, #32]   ; (20000034 <notmain+0x24>)
20000014:   447a        add r2, pc
20000016:   58d1        ldr r1, [r2, r3]
20000018:   680b        ldr r3, [r1, #0]
2000001a:   3301        adds    r3, #1
2000001c:   600b        str r3, [r1, #0]
2000001e:   4906        ldr r1, [pc, #24]   ; (20000038 <notmain+0x28>)
20000020:   5852        ldr r2, [r2, r1]
20000022:   6013        str r3, [r2, #0]
20000024:   4a05        ldr r2, [pc, #20]   ; (2000003c <notmain+0x2c>)
20000026:   447a        add r2, pc
20000028:   6813        ldr r3, [r2, #0]
2000002a:   3b01        subs    r3, #1
2000002c:   6013        str r3, [r2, #0]
2000002e:   4770        bx  lr
20000030:   00000034    andeq   r0, r0, r4, lsr r0
20000034:   00000004    andeq   r0, r0, r4
20000038:   00000000    andeq   r0, r0, r0
2000003c:   0000001a    andeq   r0, r0, sl, lsl r0

Disassembly of section .bss:

20000040 <x>:
20000040:   00000000    andeq   r0, r0, r0

Disassembly of section .data:

20000044 <z.3645>:
20000044:   00000007    andeq   r0, r0, r7

20000048 <y>:
20000048:   00000005    andeq   r0, r0, r5

Disassembly of section .got:

2000004c <.got>:
2000004c:   20000040    andcs   r0, r0, r0, asr #32
20000050:   20000048    andcs   r0, r0, r8, asr #32

Disassembly of section .got.plt:

20000054 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_>:
    ...

因为您可能需要能够在ram中的任何地方(在规则范围内)加载程序。

代码都是相对的，但是由于编译和链接的性质，数据需要一些硬编码。所以他们设置了一个全局偏移表。got的位置相对于代码，您不能更改它。

20000010:   4a07        ldr r2, [pc, #28]   ; (20000030 <notmain+0x20>)
20000012:   4b08        ldr r3, [pc, #32]   ; (20000034 <notmain+0x24>)
20000014:   447a        add r2, pc
20000016:   58d1        ldr r1, [r2, r3]
20000018:   680b        ldr r3, [r1, #0]
2000001a:   3301        adds    r3, #1
2000001c:   600b        str r3, [r1, #0]

这是您的y++时，建立独立的位置。

r2得到一个偏移量，r3得到另一个偏移量。r2是与代码之间的GOT的相对偏移量(您不能将它们分开，不能移动其中一个，而不是另一个位置独立的意思)，所以现在r2指向got。r3是GOT到y地址的偏移量，r1得到y的地址，现在它就像以前在r3中得到y，添加一个，节省y到内存。

现在，如果您要将这个地址重新定位到一个不是0x20000000的地址，您的引导程序需要转到GOT并修补所有的地址，所以您需要链接魔法才能获得got的位置和它的位数，etc...Use会让pc知道您在哪里，然后进行调整。如果在0x20002000加载到内存中，则需要将0x2000添加到表中的每个条目中，然后所有这些都将正常工作。(仍然没有堆栈，堆栈不相关)。

如果你有空间的话，这是个小把戏。

请注意，我将bss放在数据之前，并且至少有一个.data项。如果您能够保证这一点(例如，在引导中强制一个.data )。

00000000  00 10 00 20 09 00 00 20  00 f0 02 f8 fe e7 00 00  |... ... ........|
00000010  07 4a 08 4b 7a 44 d1 58  0b 68 01 33 0b 60 06 49  |.J.KzD.X.h.3.`.I|
00000020  52 58 13 60 05 4a 7a 44  13 68 01 3b 13 60 70 47  |RX.`.JzD.h.;.`pG|
00000030  34 00 00 00 04 00 00 00  00 00 00 00 1a 00 00 00  |4...............|
00000040  00 00 00 00 07 00 00 00  05 00 00 00 40 00 00 20  |............@.. |
00000050  48 00 00 20 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |H.. ............|
00000060

20000040 <x>:
20000040:   00000000    andeq   r0, r0, r0

Objdump将-O二进制的二进制与.bss的零放在一起，如果最后将它放在最后，则假定它不起作用。

因此，我不知道这段代码是如何使用线程和全局的，它是否试图保留每个线程的特定变量？如果是这样的话，它是否在前面使用静态局部变量，然后在堆栈上传递地址(即使在那里，您使用的堆栈指针也不重要，除非您通常没有正确地使用堆栈，如果没有，则全局值不是您的问题。)

如果在一个堆栈指针上启动线程或任何代码，并暗示完全独立的堆栈(内存地址空间)。然后切换，放弃代码进出函数所需的堆栈信息，然后如果在转换堆栈之后从函数返回，所有代码都会中断，而不仅仅是指向传递给静态局部变量的指针。

所以，一个很小的例子可以为我们证实到底发生了什么，你的问题到底是什么，问题是什么。如果您想使用两个堆栈指针作为皮层-m，您需要仔细阅读，您还需要编写一些丢弃的代码示例，看看它是如何工作的，然后将它应用到工具生成的代码中。

再一次，如果这是太基本，而我离真正的问题很远，我肯定会删除这个没有问题。

票数 2

页面原文内容由Stack Overflow提供。腾讯云小微IT领域专用引擎提供翻译支持

原文链接：

https://stackoverflow.com/questions/72772325

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