【ESP8266】ESP8266_NONOS_SDK开发包生成的镜像文件构建步骤分析
ESP8266有官方提供的軟件開發包。下面是對該開發包ESP8266_NONOS_SDK生成的鏡像文件構建步驟分析。
一、Flash布局
首先參考官方提供編號為2A的文檔，對于4MB(32Mbit) SPI Flash，其布局如下：
User Data區域：當程序(flash.bin和irom0text.bin)未占滿整個空間時，空閑區域均可用于存放用戶數據。
上圖irom0text.bin默認最大為200KB；ESP8266目前程序最大支持1024 KB，因此對于4096 KB Flash，用戶可修改編譯，使其最大支持到 1024 - 256 = 768 KB。
ld文件夾的eagle.app.v6.ld文件，其中irom0_0_seg的len為設置irom0text.bin上限值。對于4096 KB Flash，此len最大可修改為0xC0000，irom0text.bin最大支持到 768 KB。
題外話：編譯官方的AT固件時，如果出現irom0_0seg的報錯信息，可能就是因為irom0_0seg的大小空間不夠，增大irom0_0seg的len就好。
二、Makefile
這里簡單分析一下主目錄里的Makefile內容：
23~27行：
BOOT?=none
APP?=0
SPI_SPEED?=40
SPI_MODE?=QIO
SPI_SIZE_MAP?=0
說明：Makefile已經默認配置好了的選項
131行：
LD_FILE = $(LDDIR)/eagle.app.v6.ld
說明：使用的鏈接文件是\esp_iot_sdk\ld\eagle.app.v6.ld
238~240行：
@$(RM) -r ../bin/eagle.S ../bin/eagle.dump
@$(OBJDUMP) -x -s $< > ../bin/eagle.dump
@$(OBJDUMP) -S $< > ../bin/eagle.S
說明：sdk編譯過程中會先生成eagle.app.v6.out，然后dump出段信息和符號文件。下面用一小節介紹一下生成ELF文件的步驟：
生成ELF文件
從bin\eagle.dump中摘取部分有有用的信息，為了方便閱讀，轉換為表格格式。
Sections:
| Idx | Name | Size | VMA | LMA | File off | Algn |
| 0 | .data | 00000b34 | 3ffe8000 | 3ffe8000 | 000000e0 | 2**4 |
| 1 | .rodata | 00000d70 | 3ffe8b40 | 3ffe8b40 | 00000c20 | 2**4 |
| 2 | .bss | 00006cd0 | 3ffe98b0 | 3ffe98b0 | 00001990 | 2**4 |
| 3 | .text | 00006d6e | 40100000 | 40100000 | 00001990 | 2**2 |
| 4 | .irom0.text | 00033230 | 40240000 | 40240000 | 00008700 | 2**4 |
結合ld文件的memory信息（本文第一節有圖片）可以看到
.data的LMA（Load Memory Address，裝載內存地址）為3ffe8000，正好是dram0_0_seg的org；
.rodata的LMA為3ffe8b40，.bss是3ffe98b0，在dram0_0_seg的大小內；
.text是40100000，正好對應iram1_0_seg；
.irom0.text是40240000，正好對應irom0_0_seg；
因此，data、rodata、bbs段都是放到dram0_0_seg中，text段是放到iram1_0_seg中，.irom0.text段是放到irom0_0_seg中。
由于iram1_0_seg大小為0x8000，即32KB，因此，程序段（.text）不能超過32KB；同理，數據段（.data+.rodata）不能超過0x14000，即80KB。
將ELF文件轉化為燒寫鏡像
下面回到對Makefile的分析。
第248到251行：
@$(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
說明：Makefile將以上各個section copy成單個文件。
257行：
@python ../tools/gen_appbin.py $< 0 $(mode) $(freqdiv) $(size_map) $(app)
說明：使用tools/gen_appbin.py腳本文件將eagle.app.v6.text.bin、eagle.app.v6.data.bin和eagle.app.v6.rodata.bin三個文件打包成一個eagle.app.flash.bin。
打包過程簡要
在toos/gen_appbin.py腳本文件中，需要給之各項參數，由
@python ../tools/gen_appbin.py $< 0 $(mode) $(freqdiv) $(size_map) $(app)
這條語句可知給了什么參數，源文件如下（121~126行）：
elf_file = sys.argv[1]# < eagle.app.v6.out
boot_mode = sys.argv[2] # < 0
flash_mode = sys.argv[3] # < mode=0
flash_clk_div = sys.argv[4] # < freqdiv=0
flash_size_map = sys.argv[5] # < size_map=0
user_bin = sys.argv[6] # < app=0
之后使用nm -g eagle.app.v6.out產生eagle.app.sym文件，并在sym文件中找出section地址和入口地址。
（cmd = 'xt-nm -g ' + elf_file + ' > eagle.app.sym'）
最后按照如下格式打包成eagle.app.flash.bin。（代碼略）
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的文件長度4字節對齊
TEXT = eagle.app.v6.text.bin 的數據，4字節對齊，最后不對齊的補0
DATAADDR = data_start_addr
DATALEN = eagle.app.v6.data.bin的文件長度4字節對齊
DATA = eagle.app.v6.data.bin 的數據，4字節對齊，最后不對齊的補0
RODATAADDR = data_start_addr
RODATALEN = eagle.app.v6.rodata.bin的文件長度4字節對齊
RODATA = eagle.app.v6.rodata.bin 的數據，4字節對齊，最后不對齊的補0
ALIGMENT = 對齊數據，保證sum前的數據16字節對齊，不對齊這里補0
CHKSUM = eagle.app.flash.bin的校驗和
其他
回到Makefile，258~259行：
@mv eagle.app.flash.bin ../bin/eagle.flash.bin
@mv eagle.app.v6.irom0text.bin ../bin/eagle.irom0text.bin
說明：最后兩個mv指令是把生成的兩個bin文件，改成相應的名字并移動到esp_iot_sdk/bin/目錄下。
自此，整個Makefile執行結束，生成eagle.flash.bin和eagle.irom0text.bin文件。
三、啟動運行過程
1、芯片上電后會先運行片上的ROM，完成必要初始化；
2、片上ROM讀取SPI Flash 0x00000處的flash.bin,并解析出text、data、rodata在內存中的位置，并將這3部分加載到片上內存中
- text會加載到iram1上，因此text最大不能超過32KB(0x8000)；（解決方法參見注意事項和建議的第一條）
- data和rodata加載到dram0上，因此這二者和不能大于80KB(0x14000)；
- 在dram0上還有bbs、stack、heap，要注意使用量。以IoT_Demo固件來看：data+rodata+bbs = 0xb34+0xd70+0x6cd0 = 0x8574，因此stack和heap能用的內存只有46K左右(0x14000-0x8574），如果是空白的固件，則大約有50KB左右；
3、片上固化rom加載flash.bin完畢后跳到入口地址entry_addr處執行；
4、當執行到irom1上的代碼時(通過ICACHE_FLASH_ATTR定義的函數)，會將它們從SPI Flash上加載到cache中運行；
四、注意事項和建議
1、標注「ICACHE_FLASH_ATTR」宏的函數存儲在irom0里面（Flash里面），表示將其存放在Flash中，僅調用時才加載到cache 運行；
沒有標注的會放在iram1里面，iram1大小只有32KB，IoT_Demo固件使用了大約27KB，還剩下5KB，而irom0最大支持768KB。所以如果自己用SDK開發，請盡量給函數都標注該宏，不然會出現內存不夠用的錯誤信息：「.output/eagle/debug/image/eagle.app.v6.out section `.text' will not fit in region `iram1_0_seg'」
2、不要在GPIO或UART中斷處理函數中調用帶有「ICACHE_FLASH_ATTR」宏的函數，否則可能會進入異常導致重啟。
3、上電時會以串口波特率76800bps（和晶振有關）打印「ets Jan 8 2013,rst cause:2, boot mode:(1,7)」等信息，這一上電信息是保存在片上固化ROM的，無法屏蔽。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【ESP8266】ESP8266_NONOS_SDK开发包生成的镜像文件构建步骤分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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