STM32 map文件解析

╰+攻爆jí腚メ 2023-01-23 10:46 123阅读 0赞

**什么是map文件？**  
简单的说：map文件是通过编译器编译之后，集程序、数据及IO空间的一种映射文件。

Keil生成map文件的设置如下图所示：  
生成文件保存路径与Listings选择路径相同。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**keil 主要包含配置**：  
Memory Map：内存映射  
Callgraph：图像映射  
Symbols：符号  
Cross Reference：交叉引用  
Size Info：大小信息  
Totals Info：统计信息  
Unused Section Info：未调用模块信息  
Veneers Info：装饰信息

【**如何查看map文件**】  
1.到对应文件生成文件目录下查看（KEIL即为Listings目录）  
2.双击工程目标名则会打开对应工程的map文件（需要是编译完成的情况下）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**MAP文件基本概念**  
段（section）：描述映像文件的代码和数据块  
RO：Read-Only的缩写，包括RO-data（只读数据）和RO-code（代码）  
RW：Read-Write的缩写，主要是RW-data，RW-data由程序初始化初始值  
ZI：Zero-initialized的缩写，主要是ZI-data，由编译器初始化为0。  
.text：与RO-code同义  
.constdata：与RO-data同义  
.bss：与ZI-data同义  
.data：与RW-data同义

## 文件分析 ##

map文件分为如下五大部分内容：  
1.Section Cross References：模块、段(入口)交叉引用

2.Removing Unused input sections from the image：移除未调用模块

3.Image Symbol Table：映射符号表

4.Memory Map of the image：内存（映射）分布

5.Image component sizes：存储组成大小

**第一部分：Section Cross References（模块、段的交叉引用关系）**  
主要是各个源文件生成的模块之间相互引用的关系。“refer to”是引用的意思，比如：  
![在这里插入图片描述][20210714140523477.png]

首先main.c和led.c会被编译成目标文件main.o和led.o。i.main是main.c中main函数的入口（也是main函数编译出的段，**函数编译后以段的形式存在，函数之间的引用，也就是段与段之间的引用**）。i.LED\_Init是led.c中LED\_Init函数的入口（也是LED\_Init函数编译出的段）。因此上面这段的意思就是main.c中的main函数引用了led.c中的LED\_Init函数，该部分剩余的其他语句基本都类似。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
**第二部分：Removing Unused input sections from the image（移除未使用的段）**  
就是将库中没有用到的函数从可执行映像中删除掉，减小程序的体积。  
删除(指不加入到\*.axf 文件，不是指在\*.o 文件删除)，这样可以防止这些无用数据占用程序空间  
![在这里插入图片描述][202107141412263.png]  
最后一栏有个总的统计结果：  
![在这里插入图片描述][20210714141316151.png]  
总共移除了666个未使用的段，共51615字节。

**第三部分：Image Symbol Table（映射符号表，列出了各个段所存储的对应地址）**

分为Local Symbols局部 和 Global Symbols全局。

局部标号（用static声明的全局变量地址和大小，C文件中函数的地址和用static声明的函数代码大小，汇编文件中的标号地址（作用域限本文件）  
全局标号，全局变量的地址和大小，C文件中函数的地址及其代码大小，汇编文件中的标号地址（作用域全工程）

Local Symbols记录了用static声明的全局变量地址和大小，C文件中函数的地址和用static声明的函数代码大小，汇编文件中的标号地址（作用域限本文件），下面是部分截图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
1、Symbol Name：符号名称

2、Value：存储对应的地址；

大家会发现有0x0800xxxx、0x2000xxxx这样的地址。  
0x0800xxxx指存储在FLASH里面的代码、变量等。  
0x2000xxxx指存储在内存RAM中的变量Data等。

3、Ov Type：符号对应的类型

符号类型大概有几种：Number、Section、Thumb Code、Data等；  
细心的朋友会发现：全局、静态变量等位于0x2000xxxx的内存RAM中。

4、Size：存储大小

这个容易理解，我们怀疑内存溢出，可以查看代码存储大小来分析。

5、Object(Section)：当前符号所在段名

这里一般指所在模块（所在源文件）。

举例：  
![在这里插入图片描述][20210714151118908.png]  
LED\_Init 符号存储在 0x08001861 地址，它属于 Thumb Code 类型，大小为 62 字节，它所在的节区为 led.o 文件的 i.LED\_Init 节区。

以下这段位于Local Symbols中，可以判断LCD\_Gpio\_Init是一段static的函数，函数占用flash 150字节，在lcd.o中定义了。  
![在这里插入图片描述][20210714153440254.png]

堆和栈也在Local Symbols中，可以看出HEAP和STACK大小分别是512字节和1024字节。  
![在这里插入图片描述][20210714153746442.png]

lcd\_buf位于Local Symbols中，因此lcd\_buf是一个static变量，大小为1152字节，符号类型是Data，在bss段可以判定没有初始化，【bss（Block Started by Symbol segment）：未初始化静态变量, 未初始化数据】，定义在lcd.o文件  
![在这里插入图片描述][20210714154009806.png]

**第四部分：Memory Map of the image（映像的内存分布）**

映像文件可以分为加载域（Load Region）和运行域（Execution Region）：加载域反映了ARM可执行映像文件的各个段存放在存储器中的位置关系。下面是部分截图，另外映像中的入口点就是程序开始执行的位置。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
1、Exec Addr：运行域地址

2、Load Addr：加载域地址

3、Size：存储大小

4、Type：类型

Data：数据类型

Code：代码类型

Zero：未初始化变量类型

PAD：这个类型在map文件中放在这个位置，其实它不能算这里的类型。要翻译的话，只能说的“补充类型”。

ARM处理器是32位的，如果定义一个8位或者16位变量就会剩余一部分，这里就是指的“补充”的那部分，会发现后面的其他几个选项都没有对应的值。

5、Attr 属性 RO：存储与ROM中的段；RW：存储与RAM中的段  
6、Section Name 段名  
7、Object 目标

运行域反映了ARM可执行映像文件各个段真正执行时在存储器中的位置关系：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

Load Region LR_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x000122a8, Max: 0x00080000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x000121a0])

指加载域位于LR\_IROM1开始地址0x08000000，大小有0x000122a8，这块区域最大为0x00080000

Execution Region ER_IROM1 (Exec base: 0x08000000, Load base: 0x08000000, Size: 0x0001213c, Max: 0x00080000, ABSOLUTE)
    Execution Region RW_IRAM1 (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x0801213c, Size: 0x00011de0, Max: 0x00018000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x00000064])

执行区域：对应我们目标配置中的区域  
![在这里插入图片描述][20210714172838136.png]

【补充：加载域和运行域】  
加载域就是程序在Flash中的实际存储，而运行域是芯片上电后的运行状态，因为MCU没上电时RAM中没有数据，所以此时所有的东西（包括代码、变量、初始值等）都是存放在flash中的，当上电后又要把变量等复制到RAM中才能正常运行。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
通过上面的框图可以看出，RW区也是要存储到ROM/Flash里面的。在执行映像之前，必须将已初始化的RW数据从ROM中复制到RAM中的执行地址并创建ZI Section（初始值为0的变量区），这样才算完成了MCU运行的准备。

**第五部分：Image component sizes（映像组成大小）**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

Code (inc. Data) ：显示代码占用了多少字节。 在此映像中，有19442字节的代码， 其中包括1832字节的内联数据 (inc. data)，例如文字池和短字符串。

RO Data ：显示只读数据占用了多少字节（比如const char buf\[\] = “123456”）。这是除 Code (inc. data) 列中包括的内联数据之外的数据。

RW Data ：显示读写数据占用了多少字节。

ZI Data ：显示零初始化的数据占用了多少字节。

Debug ：显示调试数据占用了多少字节，例如，调试输入节以及符号和字符串。

Object Totals ：显示链接到一起以生成映像的对象占用了多少字节。

(incl. Generated)：链接器会生成的映像内容，例如，交互操作中间代码。 如果 Object Totals 行包含此类型的数据，则会显示在该行中。本例中共有 1016 字节的 RO 数据，其中32字节是链接器生成的 RO 数据。

(incl. Padding) ：链接器根据需要插入填充，以强制字节对齐。

最后是整个映像文件的总结说明：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
Grand Totals：显示映像的真实大小。

ELF Image Totals：ELF(Executable and Linking Format)可执行链接格式映像文件大小。

ROM Totals：显示包含映像所需的 ROM的最小大小。这不包括 ZI数据和存储在ROM 中的调试信息。

【**补充：KEIL 计算程序占用大小**】  
如图是MDK编译之后的信息：  
![在这里插入图片描述][20210714174717272.png]

Code：指代码的大小；  
Ro-data：指除了内联数据(inline data)之外的常量数据；  
RW-data：指可读写（RW）、已初始化的变量数据；  
ZI-data：指未初始化（ZI）的变量数据；

提醒：  
A.Code、Ro-data：位于FLASH中；  
B.RW-data、ZI-data：位于RAM中；  
C.RW-data已初始化的数据会存储在Flash中，上电会从FLASH搬移至RAM。

占用的FLASH = Code + RO-data + RW-data  
占用的SRAM = RW-data + ZI-data  
（**为什么RW-data既在FLASH中又在SRAM？—因为RW-data已初始化的数据会存储在Flash中，上电会从FLASH搬移至RAM。**）

关系如下：  
RO Size = Code + RO Data  
RW Size = RW Data + ZI Data  
ROM Size = Code + RO Data + RW Data  
（此数据在map文件末尾就可以查看）

【**补充：内存分布**】  
text：程序 文字区段（text segment）也称为程序段（code segment），存放可执行命令（instructions）。

该区段通常位于 heap 或 stack 之後，避免因 heap 或 stack 溢出或者覆盖 CPU 指令。

data：初始化静态变量 初始化数据区段（initialized data segment）存储已经初始化的静态变量，例如有经过初始化的 C 语言的全局变量（global variables）以及静态变量（static variables），分为RW-data和RO-data。

bss（Block Started by Symbol segment）：未初始化静态变量 未初始化数据

stack：栈（stack segment）用于存储函数的局部变量，以及各种函数调用时需要存储的信息（比如函数返回的存储器地址、函数状态等），每一次的函数调用就会在栈上建立一个 stack frame（栈帧），存储该次调用的所有数据于状态，这样以来同一个函数被调用多次时，就会有不同栈帧，不会相互干扰。

heap：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减，例如 C 语言的 malloc 以及 C++ 的 new 所建立的变量都是储存于此。

栈（Stack）一般的状态会从高地址往低地址生长，而 heap 相反。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
前面提到的运行域从Section Name也可以印证上面的内存分布图。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

参考鸣谢：  
[https://blog.csdn.net/qlexcel/article/details/78884379][https_blog.csdn.net_qlexcel_article_details_78884379]

[https://neyzoter.cn/2019/04/25/Map-Of-Keil/\#3%E5%86%85%E5%AD%98%E7%A7%BB%E9%99%A4%E6%8E%92%E6%9F%A5%E6%96%B9%E6%B3%95][https_neyzoter.cn_2019_04_25_Map-Of-Keil_3_E5_86_85_E5_AD_98_E7_A7_BB_E9_99_A4_E6_8E_92_E6_9F_A5_E6_96_B9_E6_B3_95]

[https://www.cnblogs.com/chengeputongren/p/12177423.html][https_www.cnblogs.com_chengeputongren_p_12177423.html]

[https://blog.csdn.net/IT\_B\_O\_Y/article/details/93722989][https_blog.csdn.net_IT_B_O_Y_article_details_93722989]

[https://zhuanlan.zhihu.com/p/108358035][https_zhuanlan.zhihu.com_p_108358035]

[https://www.cnblogs.com/ycpkbql/p/9160192.html][https_www.cnblogs.com_ycpkbql_p_9160192.html]

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20221004/a47d5f6002ad4df09aeed2c93ad78730.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20221004/424cff66c1ec4b148f9bbe5cebb24c3c.png
[20210714174717272.png]: /images/20221004/73b7c780215e48ee928018afc7219509.png
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[https_blog.csdn.net_qlexcel_article_details_78884379]: https://blog.csdn.net/qlexcel/article/details/78884379
[https_neyzoter.cn_2019_04_25_Map-Of-Keil_3_E5_86_85_E5_AD_98_E7_A7_BB_E9_99_A4_E6_8E_92_E6_9F_A5_E6_96_B9_E6_B3_95]: https://neyzoter.cn/2019/04/25/Map-Of-Keil/#3%E5%86%85%E5%AD%98%E7%A7%BB%E9%99%A4%E6%8E%92%E6%9F%A5%E6%96%B9%E6%B3%95
[https_www.cnblogs.com_chengeputongren_p_12177423.html]: https://www.cnblogs.com/chengeputongren/p/12177423.html
[https_blog.csdn.net_IT_B_O_Y_article_details_93722989]: https://blog.csdn.net/IT_B_O_Y/article/details/93722989
[https_zhuanlan.zhihu.com_p_108358035]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/108358035
[https_www.cnblogs.com_ycpkbql_p_9160192.html]: https://www.cnblogs.com/ycpkbql/p/9160192.html