4.3COFF的一般概念.ppt

1、4.3 COFF的一般概念,汇编器和链接器生成的目标文件，是一个可以由C54x器件执行的文件。这些目标文件的格式称之为公共目标文件格式(COFF)。,在编写汇编语言程序时，COFF采用代码段和数据段的形式，以便于模块化的编程，使编程和管理变得更加方便。这些代码段和数据段简称为段。汇编器和链接器提供一些伪指令来建立和管理各种各样的段。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3 COFF的一般概念,4.3.1 COFF文件的基本单元,COFF文件有3种类型：COFF0、COFF1、COFF2。,每种类型的COFF文件，其标题格式都有所不同，但数据部分是相同的。,链接器能够读/写所有类型的COFF文件，

2、默认时链接器生成的是COFF2文件,C54x汇编器和C编译器产生的是COFF2文件。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.1 COFF文件的基本单元,1. 段(sections),是COFF文件中最重要的概念。每个目标文件都分成若干段。,段是存储器中占据相邻空间的代码或数据块。一个目标文件中的每个段都是分开的和各不相同的。,COFF目标文件都包含以下3种形式的段：.text 段(文本段)，通常包含可执行代码； .data 段(数据段)，通常包含初始化数据； .bss 段(保留空间段)，通常为未初始化变量保留存储空间。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.1 COFF文件的基本单元,2. 段

3、的基本类型,COFF目标文件中的段有两种基本类型。, 初始化段 未初始化段,(1) 初始化段,初始化段中包含有数据或程序代码。主要有： .text段已初始化段；.data段已初始化段；.sect段已初始化段，由汇编器伪指令建立的自定义段。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.1 COFF文件的基本单元,2. 段的基本类型,COFF目标文件中的段有两种基本类型。,(2) 未初始化段,在存储空间中，为未初始化数据保留存储空间。 它包括：.bss段未初始化段；.usect段未初始化段，由汇编命令建立的命名段（自定义段）。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.1 COFF文件的基本单元,3. 段与

4、目标存储器的对应关系,汇编器的任务：在汇编过程中，根据汇编命令将各段各部分程序代码和数据连在一起，构成目标文件。链接器的任务：就是分配存储单元，将目标文件中的段重新定位到目标系统的存储器中，这一过程称为定位或分配。,第4章 汇编语言程序开发工具,3. 段与目标存储器的对应关系,目标文件中的段与目标存储器之间的关系,.bss,.data,.text,RAM,E2PROM,ROM,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.2 汇编器对段的处理,汇编器对段的处理是通过段伪指令来区别各个段的，并将段名相同的语句汇编在一起。汇编器有5条伪指令可识别汇编语言程序的各个部分：, .bss .usect .tex

5、t .data .sect,定义未初始化段 定义未初始化段 定义已初始化段 定义已初始化段 定义已初始化段,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.2 汇编器对段的处理,未初始化段就是在C54x存储器中保留空间，通常它们被定位在RAM区。在目标文件中，这些段中没有确切的内容。由这些段定义的空间仅作为临时存储空间，在程序运行时，可以利用这些存储空间存放变量。未初始化段分为默认的和命名的两种，分别由汇编器伪指令.bss和.usect产生。,1. 未初始化段,第4章 汇编语言程序开发工具,(1) .bss伪指令,1. 未初始化段,用于在bss段中保留若干个空间。格式： .bss 符号， 字数,符号对应

6、于保留的存储空间第一个字的变量名称。可以让其他段引用，也可以用.global命令定义为全局符号。,字数表示在bss段或标有名字的段中保留若干个存储单元。,每调用一次.bss伪指令，汇编器在相应的段保留更多的空间。,第4章 汇编语言程序开发工具,1. 未初始化段,(2) .usect伪指令,用于为指定的命名段保留若干个空间。格式： 符号 .usect “段名”， 字数,段名程序员为未初始化的命名段定义的名字。,每调用一次.usect伪指令，汇编器在指定的命名段保留更多的空间。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.2 汇编器对段的处理,已初始化段中包含有可执行代码或初始化数据。这些段中的内容都在

7、目标文件中，当加载程序时再放到C54x的存储器中。每个已初始化段都是可以重新定位的，并且可以引用其他段中所定义的符号。链接器在链接时会自动地处理段间的相互引用。已初始化段由.text、.data和.sect三个伪指令建立。,2. 已初始化段,第4章 汇编语言程序开发工具,已初始化命令的句法：,2. 已初始化段,.text 段起点.data 段起点.sect “段名”,段起点,段起点是任选项。若选用，它为段程序计数器SPC定义一个起始值。若默认，则SPC从0开始。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.2 汇编器对段的处理,当汇编器遇到.text或.data或.sect命令时，将停止对当前段的汇

8、编(相当于一条结束当前段汇编的命令)，然后将紧接着的程序代码或数据汇编到指定的段中，直到再遇到另一条.text、.data或.sect命令为止。当汇编器遇到.bss或.usect命令时，并不结束当前段的汇编，只是暂时从当前段脱离出来，并开始对新的段进行汇编。.bss和.usect命令可以出现在一个已初始化段的任何位置，而不会对它的内容发生影响。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.2 汇编器对段的处理,命名段由用户指定，与默认的.text，.data和.bss段的使用相同，但它们被分开汇编。假如一部分可执行代码（例如初始化程序）不希望和.text段分配在一起，可将它们汇编进一个命名段，这样就

9、可定位在与.text不同的地方。也可将初始化的数据汇编到与.data段不同的地方，或者将未初始化的变量保留在与.bss段不同的位置。 可用.usect和.sect两个伪指令产生命名段。,3. 命名段（自定义段）,第4章 汇编语言程序开发工具,.usect伪指令产生类似.bss的段，为变量在RAM中保留存储空间。 .sect伪指令产生类似.text和.data的段，可以包含代码或数据。.sect伪指令产生可重新定位地址的命名段。,3. 命名段,产生命名段伪指令格式：,符号 .usect “段名”，字数.sect “段名”,可以产生多达32767个不同的命名段。段名可长达200个字符。,第4章 汇

10、编语言程序开发工具,对于.sect和.usect伪指令，段名可以作为子段的参考。每次用一个新名字调用这些伪指令时，就产生一个新的命名段。若用已有的段名调用这些伪指令，则汇编器就将代码或数据（或保留空间）汇编进相应名称的段中。不同的伪指令不能使用相同的名字。即不能用.usect创建了命名段，然后又用.sect创建一个相同名字的段。,3. 命名段,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.2 汇编器对段的处理,子段是较大段中的小段。链接器可以像处理其他段一样处理子段。子段结构可用来对存储器空间进行更紧凑的控制,可以使存储器空间分配更加紧密。,4. 子段,子段命名格式：,基段名： 子段名,子段名前为基段

11、名，随后为冒号，最后为子段名。,第4章 汇编语言程序开发工具,对于子段，汇编器可以单独为其分配存储单元，或者在相同的基段名下与其他段组合在一起。 用.sect命令建立的段是已初始化的子段；用.usect命令建立的段是未初始化的子段。,4. 子段,例如，若要在.text段内建立一个称之为_func的子段，其命令格式：,.sect “.text：_func”,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.2 汇编器对段的处理,汇编器为每个段都安排了一个单独的程序计数器称之为段程序计数器SPC。SPC表示在程序代码或数据段内当前的地址。开始时汇编器将每个SPC置0。当汇编器将程序代码或数据加到段内时，增加相

12、应的SPC值。若再继续对某个段汇编，则相应的SPC就在先前的数值上继续增加。链接器在链接时要对每个段进行重新定位。,5. 段程序计数器SPC,第4章 汇编语言程序开发工具,【例4.3.1】段命令应用举例。,汇编语言源程序：,.data coeff .word 044h,055h,066h.bss buffer，8 prt .word 0456h.text add： LD 0Dh，A aloop：SUB #1，A BC aloop，AGEQ.data ivals .word 0CCh，0DDh，0EEh,;初始化数据段 ;3组数据放入.data段;在.bss段保留8个单元 ;0456h放入.da

13、ta段;初始化文本段;1字指令 ;2字指令;2字指令,共计5个字,;初始化数据段;3组数据放入.data段,第4章 汇编语言程序开发工具,汇编语言源程序：,var2 .usect “newvars”，2 inbuf .usect “newvars”，8 .text mpy： LD 0Ah，B mloop： MPY #0Ah，BBC mloop，BNOV.sect “vectors” .word 044h，088h,;建立newvars命名段,保留2个单元 ;在newvars段保留8个单元;初始化文本段;1字指令 ;2字指令;2字指令,共计5个字,;建立vectors命名段;2组数据放入vect

14、ors命名段,第4章 汇编语言程序开发工具,经汇编后，得列表文件（部分）：,2 * 3 * 汇编一个初始化表到.data段 * 4 * 5 0000 .data 6 0000 0044 coeff .word 044h,055h,066h 0001 00550002 0066 7 * 8 * 在.bss段中为变量保留空间 * 9 * 10 0000 .bss buffer，8 11 * 12 * 仍然在.data 段中 * 13 * 14 0003 0456 prt .word 0456h,第4章 汇编语言程序开发工具,15 * 16 * 汇编代码到.text段 * 17 * 18 0000

15、.text 19 0000 100d add： LD 0Dh，A 20 0001 f010 aloop： SUB #1， A0002 0001 21 0003 f842 BC aloop，AGEQ 0004 0001 22 * 23 * 汇编另一个初始化表到.data 段 * 24 * 25 0004 .data 26 0004 00cc ivals .word 0CCh，0DDh，0EEh 0005 00dd0006 00ee 27 * 28 * 为更多的变量定义另一个段 * 29 * 30 0000 var2 .usect “newvars”，2 31 0001 inbuf .usect

16、“newvars”，8,第4章 汇编语言程序开发工具,32 * 33 * 汇编更多代码到.text段 * 34 * 35 0005 .text 36 0005 110a mpy： LD 0Ah，B 37 0006 f166 mloop MPY #0Ah，B 0007 000a 38 0008 f868 BC mloop，BNOV 0009 0006 39 * 40 * 为中断向量.vectors定义一个自定义段 * 41 * 42 0000 .sect “vectors” 43 0000 0044 .word 044h，088h0001 0088,源程序的行号,段程序 计数器,目标 代码,汇编

17、语言 源程序,第4章 汇编语言程序开发工具,汇编语言源程序经过汇编后，共建立了5个段： .text段文本段，段内有10个字可执行的程序代码。 .data段已初始化的数据段，段内有7个字的数据。 vectors段用.sect命令生成的命名段, 段内有2个字的初始化数据。 .bss段未初始化的数据段，在存储器中为变量保留8个存储单元。 newvars段用.usect命令建立的命名段, 为变量保留10个存储单元。,第4章 汇编语言程序开发工具,经汇编后，得列表文件（部分）：,2 * 3 * 汇编一个初始化表到.data段 * 4 * 5 0000 .data 6 0000 0044 coeff .w

18、ord 044h,055h,066h 0001 00550002 0066 7 * 8 * 在.bss段中为变量保留空间 * 9 * 10 0000 .bss buffer，8 11 * 12 * 仍然在.data 段中 * 13 * 14 0003 0456 prt .word 0456h,5 0000 .data,6 0000 0044 coeff .word 044h,055h,066h,10 0000 .bss buffer，8,14 0003 0456 prt .word 0456h,.data,6,0044,6,0055,6,0066,10,.bss,没有数据 保留8个字,14,0

19、456,第4章 汇编语言程序开发工具,15 * 16 * 汇编代码到.text段 * 17 * 18 0000 .text 19 0000 100d add： LD 0Dh，A 20 0001 f010 aloop： SUB #1， A0002 0001 21 0003 f842 BC aloop，AGEQ 0004 0001 22 * 23 * 汇编另一个初始化表到.data 段 * 24 * 25 0004 .data 26 0004 00cc ivals .word 0CCh，0DDh，0EEh 0005 00dd0006 00ee 27 * 28 * 为更多的变量定义另一个段 * 29

20、 * 30 0000 var2 .usect “newvars”，2 31 0001 inbuf .usect “newvars”，8,.text,18 0000 .text,19 0000 100d add： LD 0Dh，A,19,100d,20 0001 f010 aloop： SUB #1， A,20,f010,20,0001,21 0003 f842 BC aloop，AGEQ,21,f842,21,0001,25 0004 .data,26 0004 00cc ivals .word 0CCh，0DDh，0EEh,.data,26,00cc,26,00dd,26,00ee,30 0

21、000 var2 .usect “newvars”，2,newvars,30,保留2个字,31 0001 inbuf .usect “newvars”，8,31,保留8个字,第4章 汇编语言程序开发工具,32 * 33 * 汇编更多代码到.text段 * 34 * 35 0005 .text 36 0005 110a mpy： LD 0Ah，B 37 0006 f166 mloop MPY #0Ah，B 0007 000a 38 0008 f868 BC mloop，BNOV 0009 0006 39 * 40 * 为中断向量.vectors定义一个自定义段 * 41 * 42 0000 .s

22、ect “vectors” 43 0000 0044 .word 044h，088h0001 0088,35 0005 .text,.text,36 0005 110a mpy： LD 0Ah，B,36,110a,37 0006 f166 mloop MPY #0Ah，B,37,f168,37,000a,38 0008 f868 BC mloop，BNOV,38,f868,38,0006,42 0000 .sect “vectors”,vectors,43 0000 0044 .word 044h，088h,43,0044,43,0088,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.3 链接器对段的

23、处理,链接器是开发C54x器件必不可少的开发工具之一，它对段处理时有2个主要任务： 将一个或多个COFF目标文件中的各种段作为链接器的输入段，经链接后在一个执行的COFF输出模块中建立各个输出段； 在程序装入时对其重新定位，为各个输出段选定存储器地址。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.3 链接器对段的处理,链接器有2条伪指令支持上述任务：, MEMORY伪指令用来定义目标系统的存储器配置空间，包括对存储器各部分命名，以及规定它们的起始地址和长度。 SECTIONS伪指令用来指定链接器将输入段组合成输出段方式，以及输出段在存储器中的位置，也可用于指定子段。若未使用伪指令，则链接器将使用目标

24、处理器默认的方法将段放入存储空间。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.3 链接器对段的处理,1. 默认的存储器分配,链接器可对多个目标文件进行链接。若链接文件中不使用MEMORY和SECTIONS命令，则为默认方式。每个目标文件都有.text，.data、.bss段和命名段。若采用默认链接，链接器将对多个目标文件中的各个段进行组合，形成各自的对应段，并将各个段配置到所指定的存储器中，形成可执行的目标模块。在默认的方式下，链接器将从存储器的0080h开始，对组合后的各段进行存储器配置。,第4章 汇编语言程序开发工具,默认的存储器分配： 将所有.text段组合在一起，形成一个.text段，并分

25、配到程序存储器中； 将多个目标文件中的.data段组合在一起，分配到紧接着.text段的程序存储空间中； 将.bss段组合，配置到数据存储器中； 组合命名段。初始化的命名段按顺序分配到紧随.data段的程序存储器，而未初始化命名段将被配置到紧随.bss段的数据存储器中。,1. 默认的存储器分配,第4章 汇编语言程序开发工具,默认的存储器分配过程：,.text,.text1,.text2,.data,.data1,.data2,.bss,.bss1,.bss2,table,table_1,table_2,u_vars1,u_vars1,u_vars2,FFT,FFT,没有使用,没有配置,没有配置

26、,没有使用,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.3 链接器对段的处理,2. 段放入存储器空间,若不希望链接器将所有的.text段结合在一起形成单个的.text段，就不能采用默认的方式。由于DSP硬件系统中可能配置多种类型的存储器,若要把某一段分配到特定类型的存储器中，或将命名段配置特定的地址，则需采用MEMORY和SECTIONS伪指令来配置。若不采用默认的方式，通常需要建立一个链接命令文件，在命令文件中用MEMORY和SECTIONS伪指令定义存储器和配置段地址。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.4 链接器对程序的重新定位,1. 链接器重新定位,汇编器对每个段汇编时都是从0地址开始，

27、而所有需要重新定位的符号(标号)在段内都是相对于0地址的。事实上，所有段都不可能从存储器中0地址单元开始，因此链接器必须对各个段进行重新定位。,重新定位的方法： 将各个段配置到存储器中，使每个段都有一个合适的起始地址； 将符号变量调整到相对于新的段地址的位置； 将引用调整到重新定位后的符号，这些符号反映了调整后的新符号值。,第4章 汇编语言程序开发工具,1. 链接器重新定位,汇编器在需要引用重新定位的符号处都留了一个重定位入口。链接器在对符号重新定位时，利用这些入口修正对符号的引用值。,【例4.3.2】一段采用助记符指令编写的程序，经汇编后得列表文件如下：,1 . ref X 2 . ref

28、Z 3 0000 . text 4 0000 F073 B Y ；产生一个重定位入口0001 0006 5 0002 F073 B Z ；产生一个重定位入口0003 0000！ 6 0004 F020 LD #X，A ；产生一个重定位入口0005 0000！ 7 0006 F7E0 Y： RESET,第4章 汇编语言程序开发工具,1. 链接器重新定位,程序中有三个符号：X、Z是在另一个模块中定义的； Y在.text段中定义的。 当程序汇编时，X、Z的值为0未定义的外部符号 Y的值为6相对于.text段地址0定义汇编器形成了两个重定位入口：X和Z：在.text段中为一次外部引用，用符号！表示；Y

29、：是一次内部引用，用符号表示。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.4 链接器对程序的重新定位,2. 运行时间重新定位,在实际运行中，有时需要将代码装入存储器的一个地方，而在另一个地方运行。如：一些关键的执行代码必须装在系统的ROM中,但运行时希望在较快的RAM中进行。利用SECTIONS伪指令选项可让链接器对其定位2次，其方法： 使用装入关键字设置装入地址； 使用运行关键字设置它的运行地址。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.4 链接器对程序的重新定位,2. 运行时间重新定位,装入地址确定段的原始数据或代码装入的位置，而任何对段的使用（例如其中的标号），则参考它的运行地址。在应用中必须

30、将该段从装入地址复制到运行地址。如果只为段提供了一次定位（装入或运行），则该段将只定位一次，并且装入和运行地址相同。如果提供了2个地址，则段将被自动定位。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.5 程序装入,链接器产生可执行的COFF目标文件。可执行的目标文件模块与链接器输入的目标文件具有相同的COFF格式。为了运行程序，在可执行模块中的数据必须传输或装入目标系统存储器中。,可以采用以下方法装入程序：, 使用调试工具转入程序C54x的调试工具包括软件模拟器，XDS仿真器和集成系统CCS。它们都具有内部的装入器，调用装入器的LOAD命令，装入器将程序复制到目标系统的存储器中。, 采用Hex转换工

31、具转入程序可以使用转换工具Hex500，将可执行COFF目标模块转换成几种其他目标格式文件，然后将转换后的文件通过编程器将程序装（烧）进EPROM。,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.6 COFF文件中的符号,COFF文件中有一个符号表，主要用来存储程序中有关符号的信息。链接器在执行程序定位时，要使用符号表提供的信息，而调试工具也要使用该表来提供符号调试。,1. 外部符号,是指在一个模块中定义、而在另一个模块中引用的符号。它可以用伪指令.def、.ref或.global来定义。 .def在当前模块中定义，并可在别的模块中使用的符号；.ref 在当前模块中使用，但在别的模块中定义的符号；.global可以是上面的任何一种情况。,第4章 汇编语言程序开发工具,1. 外部符号,【例4.3.3】说明代码段中外部符号的定义。,x： ADD #56h，AB y.def x.ref y,;定义x;引用y;x在此模块中定义，可为别的模块引用;y在这里引用，它在别的模块中定义,第4章 汇编语言程序开发工具,4.3.6 COFF文件中的符号,2. 符号表,每当遇到一个外部符号，无论是定义的还是引用的，汇编器都将在符号表中产生一个条目。汇编器还产生一个指到每段的专门符号，链接器使用这些符号将其他引用符号重新定位。,