RISC-V之链接文件

2025-02-22

RISC-V链接脚本解析。

链接脚本（Linker Script）完全解析

一、基本概念

链接脚本的作用
- 控制目标文件（.o）如何组合成可执行文件
- 定义内存布局（Memory Layout）
- 指定各段（Section）的物理存储位置和运行地址

核心概念对照表

术语	全称	中文解释	示例
VMA	Virtual Memory Address	运行时内存地址	0x20000000 (SRAM)
LMA	Load Memory Address	加载/存储地址	0x08004000 (FLASH)
ORIGIN	Memory Region Origin	内存区域起始地址	MEMORY区块定义
LENGTH	Memory Region Length	内存区域长度	256K
SECTION	Output Section	输出段	.text, .data
ENTRY	Program Entry Point	程序入口点	_start

二、核心指令详解

1. MEMORY 区块

MEMORY {
    FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
    SRAM (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

功能：定义物理内存区域
参数说明：
- (rx)：访问权限（r=读, w=写, x=执行）
- ORIGIN：起始地址（别名：org, o）
- LENGTH：区域长度（别名：len, l）

2. SECTIONS 区块

SECTIONS {
    .text : {
        *(.text*)  /* 通配所有.text开头的段 */
    } > FLASH

    .data : {
        _sdata = .;
        *(.data*)
        _edata = .;
    } > SRAM AT> FLASH
}

结构：
段名 : { 内容 } > VMA区域 AT> LMA区域
特殊符号：
- . ：当前位置计数器（Location Counter）
- * ：通配所有目标文件
- KEEP()：防止链接器优化删除

3. 入口点设置

1	ENTRY(_start)

指定程序执行的第一个指令符号
对应ELF头的e_entry字段

4. 符号导出

1	PROVIDE(__stack_top = ORIGIN(SRAM) + LENGTH(SRAM));

定义全局符号供C代码使用
避免与用户定义符号冲突

三、标准段类型详解

段名	全称	内容	典型存储位置
.text	Text Section	可执行代码	FLASH
.rodata	Read-Only Data	常量数据	FLASH
.data	Data Section	已初始化全局变量	SRAM
.bss	Block Started by Symbol	未初始化全局变量（清零段）	SRAM
.heap	Heap Area	动态内存区域	SRAM末尾
.stack	Stack Area	函数调用栈	SRAM顶端
.vectors	Interrupt Vector Table	中断向量表	特定地址

四、高级指令解析

1. PHDRS（Program Headers）

PHDRS {
    text PT_LOAD;
    data PT_LOAD;
}

控制ELF程序头信息
类型包括：PT_LOAD（可加载段）、PT_NOTE（注释信息）等

2. ALIGN 对齐控制

1	. = ALIGN(4); /* 4字节对齐 */

确保当前位置按指定字节对齐
对性能关键区域（如向量表）必须使用

3. AT> 与 OVERLAY

1	.data : { ... } > SRAM AT> FLASH

实现非连续地址映射

OVERLAY用于共享内存区域：

OVERLAY 0x1000 : {
    .task1 { ... }
    .task2 { ... }
}

五、RISC-V 专用配置

1. 中断向量表定位

1
2
3

.vectors : {
    KEEP(*(.vectors))
} > ITCM

需与mtvec寄存器设置一致
典型地址：0x00000000（机器模式）

2. 指令压缩扩展

/* 确保16位对齐 */
.text : {
    . = ALIGN(2);
    *(.text.*)
}

3. 原子操作区

1
2
3

.lrsc : {
    *(.lrsc)
} > ATCM

对LR/SC指令需要严格对齐

六、调试技巧

1. 生成映射文件

1	riscv64-unknown-elf-ld -T script.ld -Map=map.txt

关键信息检查点：

各段的VMA/LMA
符号地址是否正确
内存区域使用率

2. 符号查看

1	riscv64-unknown-elf-nm -n program.elf

输出示例：

1
2
3

08000000 T _start
20000000 D _sdata
20000100 D _edata

3. 段内容检查

1	riscv64-unknown-elf-objdump -s -j .data program.elf

七、典型链接脚本模板

ENTRY(_start)

MEMORY {
    FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
    SRAM (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

SECTIONS {
    .text : {
        KEEP(*(.vectors))
        *(.text*)
        . = ALIGN(4);
        _etext = .;
    } > FLASH

    .rodata : {
        *(.rodata*)
    } > FLASH

    .data : {
        _sdata = .;
        *(.data*)
        _edata = .;
    } > SRAM AT> FLASH

    .bss : {
        _sbss = .;
        *(.bss*)
        *(COMMON)
        _ebss = .;
    } > SRAM

    .stack (NOLOAD) : {
        . = ALIGN(8);
        _stack_end = .;
        . += 0x2000;
        _stack_top = .;
    } > SRAM

    /DISCARD/ : {
        *(.comment)
    }
}

PROVIDE(__flash_start = ORIGIN(FLASH));
PROVIDE(__sram_start = ORIGIN(SRAM));

八、常见问题速查

现象	可能原因	解决方案
程序无法启动	入口地址错误	检查ENTRY()与复位向量
变量初始值丢失	.data段未正确拷贝	验证启动代码的拷贝逻辑
函数调用崩溃	栈指针未初始化	检查_stack_top符号定义
代码执行异常	.text段地址与MTVEC不匹配	核对异常入口地址
内存区域溢出	LENGTH设置过小	使用链接器生成的填充模式调试

九、扩展学习建议

官方文档
- GNU ld手册：https://sourceware.org/binutils/docs/ld/
- RISC-V特权架构手册：第3章内存管理

调试工具链

# 查看支持的架构
riscv64-unknown-elf-ld --verbose
# 生成默认链接脚本
riscv64-unknown-elf-ld -verbose

本文作者： ICXNM-ZLin
本文链接： https://talent-tudou.github.io/2025/02/22/RISC-V/RSIC-V之链接文件/
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