摘? 要: 對(duì)TI公司新的匯編器和鏈接器創(chuàng)建的目標(biāo)文件所采用的一種格式——COFF目標(biāo)文件格式的組成和產(chǎn)生過(guò)程作了詳細(xì)的闡述。

　　關(guān)鍵詞: DSP技術(shù)? COFF文件格式

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　　近年來(lái),數(shù)字信號(hào)處理器(DSPs)在信號(hào)處理及運(yùn)動(dòng)控制方面得到了日益廣泛的應(yīng)用。開(kāi)發(fā)DSPs時(shí)不論使用匯編語(yǔ)言還是C語(yǔ)言,源程序都要經(jīng)過(guò)編譯(對(duì)C語(yǔ)言)生成目標(biāo)文件,再由鏈接器把目標(biāo)文件鏈接成可執(zhí)行的COFF文件。TI公司新的匯編器和鏈接器創(chuàng)建的目標(biāo)文件采用一種稱為COFF(Common Object File Format)的目標(biāo)文件格式。采用這種文件格式更有利于模塊化編程,并且為管理代碼段和目標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)器提供更強(qiáng)有力和更靈活的方法。

1? 塊的基本概念

　　COFF文件格式鼓勵(lì)程序員用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編程時(shí)使用基于代碼塊和數(shù)據(jù)塊的概念,而不是一條條命令或一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù),這就使得程序的可讀性和可移植性大大增強(qiáng)。在COFF格式中,這種塊稱為section。TI公司新的匯編器和鏈接器提供了相關(guān)的命令來(lái)創(chuàng)建塊和對(duì)塊進(jìn)行處理。

　　塊是目標(biāo)文件中的最小單元,是最終在TMS320C/F2xx存儲(chǔ)器映象中占據(jù)一段連續(xù)空間的代碼或數(shù)據(jù)。目標(biāo)文件中的每一個(gè)塊都是相互獨(dú)立的。通常COFF目標(biāo)文件包含3個(gè)默認(rèn)的塊:(1).text塊:包括可執(zhí)行代碼;(2).data塊:包括已初始化的數(shù)據(jù);(3).bss塊:為沒(méi)有初始化的數(shù)據(jù)保留空間。

　　此外,匯編器和鏈接器允許程序員創(chuàng)建、命名、鏈接自定義的塊,這些塊與.text、.data、和.bss的使用類似。所有的塊可分為二種基本類型,即已初始化的塊和未初始化的塊。已初始化的塊包括已初始化的數(shù)據(jù)和程序代碼,上面提到的.text塊和.data塊就屬于這類塊。另外,匯編器命令.sect和.asect所創(chuàng)建的塊也屬于這類塊。未初始化的塊為沒(méi)有初始化的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器映象中保留空間,.bss塊和由匯編器命令.usect所創(chuàng)建的塊屬于這一類。

　　匯編器提供了將各種代碼和數(shù)據(jù)段與相應(yīng)塊聯(lián)系的命令。

2?塊的匯編

　　匯編器對(duì)塊的處理功能主要是確定匯編語(yǔ)言程序的各部分屬于哪個(gè)特定的塊。匯編器用.text、.data、.sect、.asect、.bss、.usect命令完成對(duì)塊的定位。其中,.text、.data、.sect和.asect命令建立已初始化的塊,.bss和.usect命令則用來(lái)建立未初始化的塊。如果程序中沒(méi)有用任何命令對(duì)塊進(jìn)行操作,則匯編器將把所有的程序塊或數(shù)據(jù)塊統(tǒng)一匯編到.text塊中。

2.1 匯編器對(duì)已初始化塊的處理

　　已初始化塊包括已初始化的數(shù)據(jù)和程序代碼。這部分塊的內(nèi)容存儲(chǔ)在目標(biāo)文件中。當(dāng)程序下載時(shí)被下載到TMS320C/F2xx的存儲(chǔ)器中。每個(gè)已初始化塊可以獨(dú)立地進(jìn)行重定位,并且可以引用其他塊中定義的變量。鏈接器可以自動(dòng)解決塊與塊之間變量引用的問(wèn)題。

　　下面4個(gè)命令將代碼或數(shù)據(jù)存放在一個(gè)塊中,其命令格式如下:

　　.text

　　.data

　　.sect “塊名”

　　.asect “塊名”,地址

　　在這些命令中,.text和.data命令建立的塊名稱就是.text和.data,而后二個(gè)命令建立的塊是自定義的塊。其中.asect建立的塊具有絕對(duì)地址,一般不要使用。當(dāng)匯編器遇到上述命令時(shí),立即停止匯編當(dāng)前塊,且開(kāi)始將隨后的代碼或數(shù)據(jù)匯編到當(dāng)前命令所對(duì)應(yīng)的塊中。

2.2 匯編器對(duì)未初始化塊的處理

　　未初始化塊在TMS320C/F2xx存儲(chǔ)器中為沒(méi)有初始化的數(shù)據(jù)保留空間,它們通常被分配到RAM中。程序在運(yùn)行時(shí)利用這些空間創(chuàng)建和存儲(chǔ)變量。

　　匯編器用.bss和.usect命令建立未初始化塊。其中,.bss命令在.bss塊中保留空間,.usect命令在自定義的塊中保留空間。它們的命令格式如下:

　　.bss??????? 變量,塊大小

　　變量.usect“塊名”,塊大小

　　匯編器遇到.bss和.usect命令時(shí)并不結(jié)束當(dāng)前塊,只是暫時(shí)離開(kāi)當(dāng)前塊而去創(chuàng)建一個(gè)新塊。所以,.bss和.usect命令可以出現(xiàn)在一個(gè)已初始化塊中的任何地方,而不影響已初始化塊的內(nèi)容。

2.3 匯編器對(duì)自定義塊的處理

　　自定義塊是程序員自己建立的塊,它與默認(rèn)的.text、

　　.data和.bss塊的使用方法相同,而與默認(rèn)塊是分開(kāi)匯編的。

　　程序員可以用.usect、.sect和.asect命令建立自定義的塊。其中,.usect建立的塊用來(lái)在RAM中為變量保留空間,其用法類似于.bss塊;.sect和.asect建立包括代碼和數(shù)據(jù)的塊,用法類似于.text塊和.data塊。.sect命令建立的塊是可重定位的,.asect命令建立的塊是具有絕對(duì)地址的塊,是不能重定位的。它們的命令格式如下:

　　變量.usect“塊名”,塊大小

　　.sect “塊名”

　　.asect “塊名”,地址

3? 塊的鏈接

　　鏈接器對(duì)塊的處理主要包括下面2個(gè)方面。首先,鏈接器將COFF目標(biāo)文件中的塊建立為程序塊或數(shù)據(jù)塊并以這些塊作為輸入塊,鏈接器再把這些輸入塊組合起來(lái)以建立可執(zhí)行的COFF輸出模塊。然后,鏈接器為輸出塊選擇存儲(chǔ)器地址。鏈接器提供Memory和Sections 2個(gè)命令來(lái)完成上述工作。其中,Memory命令定義目標(biāo)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器分配,程序員可以通過(guò)指定存儲(chǔ)器起始地址和長(zhǎng)度來(lái)定義每一塊存儲(chǔ)器。Sections命令定義如何組合輸入塊以及在存儲(chǔ)器何處存放輸出塊。若不用這二條命令,鏈接器就會(huì)采用默認(rèn)的分配方法;若采用這二條命令,則需要在鏈接器命令文件(擴(kuò)展名為.cmd)中確定。下面是一個(gè)TMS320F240鏈接命令文件的例子。

4?程序的重定位

　　匯編器對(duì)目標(biāo)文件中的每個(gè)塊匯編時(shí)都假定其起始地址為0,所以每一塊中的重定位符號(hào)都是相對(duì)于0地址而言的。當(dāng)然,所有的塊在存儲(chǔ)器中并不都是以0地址起始,因此鏈接器用以下方法對(duì)每一個(gè)塊進(jìn)行重定位。首先,鏈接器把塊分配到存儲(chǔ)器中,從而使各個(gè)塊都有自己的起始地址;然后調(diào)整符號(hào)值使之對(duì)應(yīng)于新的塊地址;最后通過(guò)調(diào)整重定位后符號(hào)的參考值來(lái)反映調(diào)整后的符號(hào)值。

　　鏈接器利用重定位項(xiàng)來(lái)調(diào)整符號(hào)的參考值。匯編器在每次可重定位符號(hào)被參考時(shí)會(huì)建立一個(gè)重定位項(xiàng),鏈接器則在符號(hào)被重定位后利用這個(gè)重定位項(xiàng)來(lái)修正參考值。

5?COFF目標(biāo)文件的生成

　　下面以C語(yǔ)言編寫的源程序?yàn)槔?給出如圖1所示的COFF目標(biāo)文件的生成框圖。

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　　用戶編寫的C源程序經(jīng)過(guò)C編譯器的處理后,轉(zhuǎn)化為具有相同功能的匯編語(yǔ)言代碼。之后再作為獨(dú)立的匯編源程序經(jīng)過(guò)匯編處理產(chǎn)生COFF目標(biāo)文件,其中包含上述的各類程序塊或數(shù)據(jù)塊。接下來(lái),鏈接器以這些塊作為輸入將其組合起來(lái),并參照具體的CMD文件,最終生成可執(zhí)行的COFF文件。此外在鏈接過(guò)程中系統(tǒng)將自動(dòng)訪問(wèn)目標(biāo)文件庫(kù)和運(yùn)行庫(kù),以簡(jiǎn)化鏈接過(guò)程,縮短鏈接過(guò)程所需的時(shí)間。

6? 結(jié)? 論