S3C2440開發(fā)工具realview MDK4.22之庫的使用

如果你寫了一個c程序，必然會和c庫鏈接，盡管你沒有直接使用c庫函數(shù)。這是因?yàn)榫幾g器為了改進(jìn)程序，可能隱含的產(chǎn)生了對c庫函數(shù)調(diào)用。

即便你的程序沒有main()函數(shù)，也只是說c庫沒變初始化而已，一些c庫函數(shù)仍然可以使用并且編譯器可以隱含地調(diào)用這些函數(shù)。

二。ARM的c的運(yùn)行時庫

c標(biāo)準(zhǔn)庫由以下組成：

ISO99標(biāo)準(zhǔn)庫定義的所有函數(shù)。

依賴于目標(biāo)的函數(shù)，用來在semihosted環(huán)境中執(zhí)行c庫函數(shù)。你可以在你的應(yīng)用程序中重定義這些函數(shù)。

被編譯器隱含調(diào)用的函數(shù)。

由ARM擴(kuò)展的，但是不是由ISO C定義，且包含在這個庫里的。

c微型庫由以下組成（可以代替c標(biāo)準(zhǔn)庫，它是非常適合只有小容量內(nèi)存的深度嵌入式應(yīng)用）：

為了達(dá)到最小的代碼體積，已經(jīng)高度優(yōu)化的函數(shù)。

不服從ISO C規(guī)范的函數(shù)。

不服從1985 IEEE 754 標(biāo)準(zhǔn)

三。c庫的特性

c庫用標(biāo)準(zhǔn)的ARM semihosted 環(huán)境提供一些功能，不如說輸入、輸出。該環(huán)境由ARM RVI調(diào)試單元和Real-Time Simulator Model/(RTSM)所支持的。

你可以重新定義任何與設(shè)備相關(guān)的c庫函數(shù)，寫在自己的應(yīng)用程序中即可。這允許你裁剪c庫以應(yīng)用在自己的執(zhí)行環(huán)境中。

也可以裁剪與設(shè)備無關(guān)的函數(shù)，以適應(yīng)自己的特殊應(yīng)用要求。例如malloc簇，ctype簇，所有的locale-specific函數(shù)。

許多c庫函數(shù)與其他函數(shù)是獨(dú)立的并且是目標(biāo)無關(guān)的，你可以簡單的從庫里利用這些函數(shù)。

c庫函數(shù)負(fù)責(zé)以下事情：

1.創(chuàng)建一個c環(huán)境的執(zhí)行環(huán)境（創(chuàng)建棧，如果需要創(chuàng)建堆，初始化程序里用到的庫的部分）

2.開始執(zhí)行main()

3.支持ISO C定義的函數(shù)

4.捕獲允許錯誤、信號，根據(jù)情況終止程序或者退出程序

四。ARM C庫的堆使用需求

任何暗含的使用堆或者顯示調(diào)用使用堆都需要事先準(zhǔn)備好堆。

在c標(biāo)準(zhǔn)庫里，暗含的堆使用發(fā)生在：

1.調(diào)用庫函數(shù)fopen()并且一個I/O操作第一次使用這個fopen()所產(chǎn)生的stream

2.傳遞命令行參數(shù)給main()函數(shù)

分配80字節(jié)堆作為FILE結(jié)構(gòu)體的存儲空間。當(dāng)?shù)谝淮蜪/O操作發(fā)生，且直到這個操作產(chǎn)生，一個附加的512字節(jié)堆空間分配給與該操作相關(guān)的buffer區(qū)?？梢岳胹etvbuf()重新

定義堆大小。

當(dāng)fclose()調(diào)用的時候，80字節(jié)未被釋放，保存在一個自由表中以備再次使用。512字節(jié)在fclose()時候被釋放了。

聲明帶參數(shù)的main()需要256字節(jié)的堆空間。這個內(nèi)存一直未釋放，因?yàn)橐趍ain()期間有效。在microlib里，不允許聲明帶參的main()，因此這個用法僅使用于標(biāo)準(zhǔn)庫。在

標(biāo)準(zhǔn)庫的環(huán)境里，如果存在堆，它就可以生效。

五。c庫基于不同的build options會選擇不同的目標(biāo)集

比如說，目標(biāo)架構(gòu)，指令集（ARM,Thumb,Thumb-2）；字節(jié)須（大小端）；浮點(diǎn)支持（softVFP,VFP)；位置無關(guān)

六。Thumb C 庫

當(dāng)連接器探測到以下事情發(fā)生的時候，會自動連接Thumb C庫：

1.Thumb or Thumb-2 or --thumb選項(xiàng) or #pragma thumb

2.在ARMv4T下，使用--apcs / interwork

3.ARMv6-M Cortex-M1/MO

4.ARMv7-M Cortex-M3

七。ARM C庫和多線程

當(dāng)你使用RTOS，ARM C庫支持多線程

八。__user_libspace

__user_libspace為C庫保持了靜態(tài)數(shù)據(jù)。這是一個96字節(jié)，0初始化的數(shù)據(jù)塊，該塊由C庫創(chuàng)建。在C庫初始化期間可以用來當(dāng)做臨時棧。

默認(rèn)的ARM C庫用__user_libspace區(qū)域保持以下內(nèi)容：

1.errno，由可以設(shè)置errno的函數(shù)使用。默認(rèn)，__rt_errno_addr()返回指向errno的指針。

2.浮點(diǎn)狀態(tài)字，用于軟件浮點(diǎn)。在硬件浮點(diǎn)里，不使用。默認(rèn)，__re_fp_status_addr()返回指向FP狀態(tài)字的指針。

3.一個指向堆基址的指針，也就是__Heap_Descriptor，被所有malloc-相關(guān)的函數(shù)使用。

4.當(dāng)前的locale設(shè)置，被像setlocale()函數(shù)使用，同時也被所有依賴于它們的其它函數(shù)使用。

九。在一個程序中使用庫

可以用以下方法在應(yīng)用程序使用C庫：

1.建立一個semihosting應(yīng)用，它可以在一個semihosted環(huán)境中調(diào)試，比如說利用RV。

2.建立一個非host的應(yīng)用，它可以嵌入到ROM中。

3.建立一個不包含main()的應(yīng)用，且不初始化庫。該應(yīng)用具有非常有限的庫功能，除非重定義一些函數(shù)。

十。在一個semihosting環(huán)境利用C庫

如果你開發(fā)一個應(yīng)用，為了調(diào)試，運(yùn)行在semihosted環(huán)境，你必須有一個執(zhí)行環(huán)境，可以支持ARM 或者 Thumb semihosting，且有足夠的存儲空間。

1.用標(biāo)準(zhǔn)的半主機(jī)功能，默認(rèn)情況下，在RVI中會提供。

2.為半主機(jī)調(diào)用執(zhí)行自己的處理過程。

如果使用默認(rèn)的C庫的半主機(jī)功能，不必重寫任何函數(shù)和頭文件。ARM調(diào)試代理支持半主機(jī)，但是C庫所假定的內(nèi)存格局需要裁減以匹配正在調(diào)試的硬件。

十一。使用$sub$$使用半主機(jī)和非半主機(jī)I/O功能

例如，fputc()的實(shí)現(xiàn)是直接往UART寫，還有1個fputc()的實(shí)現(xiàn)是半主機(jī)的?？梢蕴峁┻@兩個版本，具體要看傳遞到函數(shù)的FILE指針的性質(zhì)。

int $Super$fputc(int c, FILE *fp);int $Sub$fputc(int c, FILE *fp){if (fp == (FILE *)MAGIC_NUM) // where MAGIC_NUM is a special value that{                            // is different to all normal FILE * pointer// values.write_to_UART(c);return c;}else{return $Super$fputc(c, fp);}}

十二。以非半主機(jī)模式使用庫

一些C庫函數(shù)使用半主機(jī)。如果不想使用的話，下列方式之一可以實(shí)現(xiàn)：

1.移除所有的半主機(jī)函數(shù)調(diào)用

2.重定義低層函數(shù)，比如fputc()。不必重定義所有的半主機(jī)函數(shù)。只是重定義在程序里需要使用到的函數(shù)。

有些函數(shù)雖然不直接與目標(biāo)依賴，但是它依賴于某些底層函數(shù)，而底層函數(shù)依賴于目標(biāo)。例如，printf()，你必須重定義fputc()，如果不用得話，那就不必重定義了。

3.以自己特別的方式實(shí)現(xiàn)所有半主機(jī)調(diào)用的一種方式。一個作為這種處理的例子是，攔截調(diào)用，將它們重指向自己的非主機(jī)實(shí)現(xiàn)，也就是，具體目標(biāo)的函數(shù)。

IMPORT __use_no_semihosting from ASM

#pragma import(__use_no_semihosting) from C

十三。直接的半主機(jī)依賴

十四。間接的半主機(jī)依賴

十五。建立一個不使用C庫的應(yīng)用程序

如果程序中不包含main()，那么庫不會被初始化，且如下功能不可用：

1.帶有_sys_前綴的底層stdio函數(shù)

3.其它函數(shù)，如atexit()

有些函數(shù)即便庫未初始化也能使用，一些其它不可用的函數(shù)也能被使用，除非它們所依賴的庫函數(shù)被重定義。

十六。裸機(jī)代碼

如果你寫一個程序，里面沒有使用庫，且沒有任何環(huán)境初始化，你必須：

1.如果用到heap的話，重定義__rt_raise()

2.不定義main()

3.寫一個匯編語言代碼建立c語言運(yùn)行需要的環(huán)境，必須要跳轉(zhuǎn)到你c函數(shù)的入口

4.提供自己的RW/ZI初始化代碼

5.確保你的匯編代碼在你的重啟處理段

6.用--fpu=none

當(dāng)滿足這些要求，連接器用合適的C庫變體尋找任何需要編譯的函數(shù)，它們是隱形調(diào)用的。

盡管沒有main()，__user_lbspace()被自動創(chuàng)建，占用96字節(jié)的ZI段。

十七。定制C庫啟動代碼且訪問C庫函數(shù)

應(yīng)用程序里不需要C庫，如果你程序里有main()，連接器會自動包含初始化代碼?？赡艽嬖谝恍┣闆r，這是不必的。例如，一個運(yùn)行RTOS系統(tǒng)可能通過RTOS啟動代碼

有它自己的執(zhí)行環(huán)境配置。

你可以創(chuàng)建一個應(yīng)用包含自己的啟動代碼且仍然可以使用庫函數(shù)的大部分功能。你可以做下列之一的選擇：

1.避免使用需要初始化的函數(shù)

2.提供初始化和底層函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)

十八。利用C庫使用底層函數(shù)

如果你的應(yīng)用中沒有main()，而使用庫的話，必須重定義一些在庫里的函數(shù)

注意：如果用heap的話，__rt_raise()是必須的。

十九。利用庫中的高層函數(shù)

如果低層的函數(shù)被重定義了，那么高層I/O函數(shù)能被使用。高層函數(shù)是像fprintf() printf() scanf() puts()等，低層函數(shù)是那些如fputc() fgetc() 以及__backspace()函數(shù)。

大多數(shù)格式化輸出函數(shù)也需要調(diào)用setlocale()。

二十。利用庫中的malloc()函數(shù)

如果在裸機(jī)C代碼中需要堆得支持，那么__init_alloc()必須要首先調(diào)用支持堆的邊界初始化，__rt_heap_extend()必須要提供，盡管返回失敗。如果沒有__rt_heap_extend()函數(shù)，特定的庫功能會被包含進(jìn)去，這會導(dǎo)致裸機(jī)C代碼出現(xiàn)問題。

二十一。執(zhí)行環(huán)境的初始化和程序的執(zhí)行

一個程序的入口是位于C庫里的__main，它會做如下事情：

1.拷貝非根區(qū)代碼從它們的加載地址到運(yùn)行地址。如果任何數(shù)據(jù)段被壓縮了得話，它們也會被解壓縮。

2.用0初始化ZI區(qū)。

3.跳轉(zhuǎn)到__rt_entry。

如果你不想C庫做這些事情，你可以定義自己的__main，__main里可以跳轉(zhuǎn)到__rt_entry。例如：

IMPORT __rt_entryEXPORT __mainENTRY__mainB  __rt_entryEND

1.建立堆和棧通過以下方式之一：調(diào)用__user_setup_srackheap()，調(diào)用__rt_stackheap_int()或加載scatter文件里的絕對地址。

2.調(diào)用__rt_lib_init()初始化引用的庫函數(shù)，初始化locale，如果必要的話，為main()建立argc和argv。

3.調(diào)用main()，用戶級的根函數(shù)。

4.從main()函數(shù)起，你的程序可能調(diào)用庫函數(shù)。

5.利用main()返回的數(shù)值作為參數(shù)調(diào)用exit()函數(shù)。

二十二。在main()里調(diào)用庫函數(shù)

.main()是用戶級的根函數(shù)。它需要已經(jīng)初始化了的執(zhí)行環(huán)境和可以使用的輸入輸出函數(shù)。在main()里程序可能執(zhí)行下列的動作之一，下列動作調(diào)用了用戶定制的C庫函數(shù)：

1.擴(kuò)展堆，棧。

2.調(diào)用庫函數(shù)。該庫函數(shù)需要調(diào)用用戶定義的函數(shù)。例如__rt_fp_status_addr() 或者clock()。

3.調(diào)用使用locale或CTYPE的庫函數(shù)。

4.執(zhí)行需要浮點(diǎn)單元或者浮點(diǎn)庫支持的浮點(diǎn)運(yùn)算。

5.通過低層函數(shù)的輸入輸出函數(shù)，如putc()或間接通過高層函數(shù)，如fprintf()等。

6.發(fā)起一個錯誤或其他信號，例如ferror。

二十三。修改用于錯誤信號，錯誤處理和程序退出的C庫修改

所有由C庫發(fā)起的陷阱或錯誤信號都是通過__raise()函數(shù)?？梢灾囟x這個函數(shù)或者它所使用到的低層函數(shù)。

二十四。避免使用堆和使用堆的庫函數(shù)

IMPORT __use_no_heap from assembly language#pragma import(__use_no_heap) from C.

1.調(diào)用__init_alloc(base, top)

2.定義函數(shù)unsigned _rt_heap_extend(unsigned size, void block)處理擴(kuò)展堆得需要。

二十六。棧的初始化和堆界限

可以指定棧指針，指定哪一塊區(qū)域?yàn)槎?，用以下任何一種方式：

1.定義__initial_sp，如果需要堆， 定義__heap_base and __heap_limit

2.用scatter文件，下列方式之一

2.1定義ARM_LIB_STACK and ARM_LIB_STACK區(qū)

2.2不用堆，只需ARM_LIB_STACK

2.3定義一個ARM_LIB_STACKHEAP，此時堆棧是一體的，相向生長。

微庫僅支持上述2種方式。

3.實(shí)現(xiàn)__user_setup_stackheap()建立棧指針和返回初始堆區(qū)域。

4.用遺留的__user_initial_stackheap()也可以實(shí)現(xiàn)

初始化堆指針必須指向的時8字節(jié)倍數(shù)對齊的區(qū)域。

默認(rèn)情況下，潛在的堆棧沖突會被自動探測到且請求的堆分配失敗。如果不希望自動的沖突檢測，可以通過用#pragma import __use_two_region_memory預(yù)留一小段空間。

5.作為遺留的原因，也可以使用__rt_stackheap_init()和__rt_heap_extend()。

二十七。C庫中對低層函數(shù)的依賴

表中顯示了高層函數(shù)對低層函數(shù)的依賴，如果定義了自己的低層函數(shù)版本，可以直接使用高層函數(shù)庫中的版本。

fgetc()用__FILE，但是fputc()用__FILE和ferror()。

必須提供__stdin和__stdout的定義，如果使用和它們相關(guān)的高層函數(shù)。雖然重定義了其它函數(shù)，如fgetc()和fputc()，它們沒有引用任何在__stdin __stdout里的數(shù)據(jù)。

Table key:

C庫輸出函數(shù)族僅依賴fputc() ferror()；C庫輸入函數(shù)族僅依賴于fgetc() __FILE __backspace()。

二十八。重定義低層函數(shù)，以便直接使用高層函數(shù)庫函數(shù)

如果你重定義了__FILE fputc() ferror() __stdout可以使用所有的printf()函數(shù)族。

Example 9. Retargeting printf()#include struct __FILE{int handle;/* Whatever you require here. If the only file you are using is *//* standard output using printf() for debugging, no file handling *//* is required. */};/* FILE is typedef’d in stdio.h. */FILE __stdout;int fputc(int ch, FILE *f) {/* Your implementation of fputc(). */return ch;}int ferror(FILE *f){/* Your implementation of ferror(). */return 0;}void test(void){printf("Hello worldn");}

二十九。

__backspace()被scanf()函數(shù)族使用。

__backspace()必須僅在從流里讀取一個字符后調(diào)用。