esp8266 rtos sdk编译后flash镜像构成

由于官方文件没有说明esp8266的启动特点，本文根据sdk内的flash map文档，sdk makefile,ld文件及flash image 生成的python脚本文件，简要分析esp8266的启动和运行，及flash镜像的构成特点。这里使用的sdk和编译时配置项见esp8266 rtos sdk在小黄板上的使用

##sdk生成的elf文件 这里主要分析sdk根目录下的makefile文件就可以得到elf相关信息。
在执行make前我们已经选择好编译的配置项，这里直接给出：

• boot=none
• app=0
• freqdiv=0
• mode=0
• size_map=4
• flash=4096
  从makefile内可以分析到使用的ld文件是：

LD_FILE = $(LDDIR)/eagle.app.v6.ld

eagle.app.v6.ld可以看到

MEMORY
{
   dport0_0_seg :        org = 0x3FF00000,len = 0x10
   dram0_0_seg :         org = 0x3FFE8000,len = 0x14000
   iram1_0_seg :         org = 0x40100000,len = 0x8000
   irom0_0_seg :         org = 0x40240000,len = 0x3C000
}

sdk编译过程中会先生成eagle.app.v6.out，然后dump出段信息和符号文件

@$(RM) -r ../bin/eagle.S ../bin/eagle.dump
@$(OBJDUMP) -x -s $< > ../bin/eagle.dump
@$(OBJDUMP) -S $< > ../bin/eagle.S

从eagle.dump中可以找到对实际运行有效的5个section：

Idx Name          Size      VMA      LMA     File off  Algn
  0 .data       00000634 3ffe8000 3ffe8000 000000e0  2**4
  1 .rodata     000008b0 3ffe8640 3ffe8640 00000720  2**4
  2 .bss        00006bc8 3ffe8ef0 3ffe8ef0 00000fd0  2**4
  3 .text       0000776a 40100000 40100000 00000fd0  2**2
  4 .irom0.text 00030928 40240000 40240000 00008740  2**4

结合ld文件的memory信息可以看到 .data,.rodata,.bbs都是放到dram0_0_seg中，.text是放到iram1_0_seg中，.irom0.text是放到irom0_0_seg中。

##将elf文件转化为烧写镜像 ###makefile将以上各section copy成单个文件

$(OBJCOPY) --only-section .text -O binary $< eagle.app.v6.text.bin
$(OBJCOPY) --only-section .data -O binary $< eagle.app.v6.data.bin
$(OBJCOPY) --only-section .rodata -O binary $< eagle.app.v6.rodata.bin
$(OBJCOPY) --only-section .irom0.text -O binary $< eagle.app.v6.irom0text.bin

###将section打包 然后使用gen_appbin.py脚本将eagle.app.v6.text.bin,eagle.app.v6.data.bin,eagle.app.v6.rodata.bin三个文件打包成一个eagle.app.flash.bin,命令为：

python ../tools/gen_appbin.py $< 0 $(mode) $(freqdiv) $(size_map)

这里直接给出gen_appbin.py的各项参数

elf_file = sys.argv[1]		>eagle.app.v6.out
boot_mode = sys.argv[2]		>0
flash_mode = sys.argv[3]	>0
flash_clk_div = sys.argv[4]	>0
flash_size_map = sys.argv[5]	>4
BIN_MAGIC_IROM   = 0xEA
TEXT_ADDRESS = 0x40100000

打包过程简要：

1. 通过nm -g eagle.app.v6.out 产生eagle.app.sym，在sym文件中找出section地址和入口地址

call_user_start --> entry_addr >40100004 入口地址
_data_start --> data_start_addr >3ffe8000 .data段开始地址
_rodata_start --> rodata_start_addr >3ffe8640 .rodata段开始地址

2. 按照如下格式打包成eagle.app.flash.bin
   

   

HEAD0 = BIN_MAGIC_FLASH
HEAD1 = 3
HEAD2 = flash_mode
HEAD3 = flash_size_map<<4 | flash_clk_div
ENTRY = entry_addr 入口地址
TEXTADDR = TEXT_ADDRESS
TEXTLEN = eagle.app.v6.text.bin的文件长度4字节对齐
TEXT = eagle.app.v6.text.bin 的数据，4字节对齐，最后不对齐的补0
DATAADDR = data_start_addr
DATALEN = eagle.app.v6.data.bin的文件长度4字节对齐
DATA = eagle.app.v6.data.bin 的数据，4字节对齐，最后不对齐的补0
RODATAADDR = data_start_addr
RODATALEN = eagle.app.v6.data.bin的文件长度4字节对齐
RODATA = eagle.app.v6.data.bin 的数据，4字节对齐，最后不对齐的补0
ALIGMENT = 对齐数据，保证sum前的数据16字节对齐，不对齐这里补0
CHKSUM = eagle.app.flash.bin的校验和

3. 将生成的文件重命名为要烧写到flash的镜像名 @mv eagle.app.flash.bin ../bin/eagle.flash.bin @mv eagle.app.v6.irom0text.bin ../bin/eagle.irom0text.bin

##FLASH MAP 在数据下载后会写到SPI Flash内： eagle.flash.bin下载到0x00000处 eagle.irom0text.bin下载到0x40000处

##irom说明 从前面可以看.text放到idram0中执行，但指令内存空间有限32K，所以在C代码中，使用ICACHE_FLASH_ATTR定义的函数将会放到irom0内，最后也就是放到了eagle.irom0text.bin，被放到SPI flash上的0x40000处。

#define ICACHE_FLASH_ATTR __attribute__((section(".irom0.text")))

##启动和运行 现在可以来猜启动和运行的过程了：

1. 芯片上电后会先运行片上的ROM，完成必要初始化
2. 片上ROM读取SPI Flash 0x00000处的flash.bin,并解析出text,data,rodata在内存中的位置，并将这3部分加载到片上内存中

• text加载到iram1上，因此text最大不能操过32K(0x8000),可见内存加载的代码有限
• data和rodata加载到dram0上，因此这二者和不能大于80K(0x14000)
• 在dram0上还有bbs,stack,heap，要注意使用量,在目前的状况下：data+rodata+bbs = 634+8b0+6bc8 = 7AAC，因此stack和heap能用的内存只有50K左右(0x14000-0x7AAC)

3. 片上固化rom加载flash.bin完毕后跳到入口地址entry_addr处执行
4. 当执行到irom1上的代码时(通过ICACHE_FLASH_ATTR定义的函数)，会将它们从SPI Flash上读到 cache 中运行。**注意：**不要在 GPIO 或 UART 中断处理函数中调用带有 "ICACHE_FLASH_ATTR" 宏的函数，否则将进入异常。

由于片上ROM我们不能更改，因此编写代码时要遵循FLASH MAP地址和大小。