Использование newlib malloc в ARM Cortex-M3

Я создаю код для ARM Cortex-M3 (NXP LCP17xx). Я до сих пор использую статическую память, и все работает хорошо. Я попытался добавить поддержку динамической памяти, но после вызова malloc система застревает.

Я компилирую с gcc для обнаженного металла и используя newlib. Версия: gcc-arm-none-eabi-4_6-2012q1

Чтобы добавить поддержку malloc, я реализовал простую функцию _sbrk и модифицировал свой компоновщик script, чтобы сделать некоторое пространство для кучи (я прочитал много разных руководств об этой части, но ни одна из них не касается проблемы, с которой я столкнулся в следующий раз).

С помощью некоторых светодиодов я могу быть уверен, что код работает до тех пор, пока он не назовет malloc, тогда он не будет продолжен. Он даже не достигает моей функции _sbrk. Кроме того, он застрянет в вызове sizeof, если я включу в код код malloc позже.

Итак, что я могу делать неправильно, что при вызове malloc код застревает без достижения _sbrk или возврата?

После долгое время смотря на карту памяти, сгенерированную при вызове malloc, и когда это не так, я подозреваю, что это связано с структурами, которые используются malloc.

Это часть ld script, которая определяет память RAM:

.bss :
{
    _start_bss = .;
    *(.bss)
    *(COMMON)
    _ebss = .;
    . = ALIGN (8);
    _end = .;
} >sram
. = ALIGN(4);
_end_bss = .;
. = ALIGN(256);
_start_heap = .;
PROVIDE( __cs3_heap_start = _start_heap)

_end_stack = 0x10008000;

_end_stack затем устанавливается в таблице векторов прерываний.

И теперь сравнение разных карт. Без использования malloc в коде:

 *(COMMON)
            0x1000000c                _ebss = .
            0x10000010                . = ALIGN (0x8)
 *fill*     0x1000000c        0x4 00
            0x10000010                _end = .
            0x10000010                . = ALIGN (0x4)
            0x10000010                _end_bss = .
            0x10000100                . = ALIGN (0x100)
            0x10000100                _start_heap = .

Карта памяти с использованием malloc в коде:

*(COMMON)
COMMON      0x10000848        0x4 ...arm-none-eabi/lib/armv7-m/libc.a(lib_a-reent.o)
            0x10000848                errno
            0x1000084c                _ebss = .
            0x10000850                . = ALIGN (0x8)
*fill*      0x1000084c        0x4 00
            0x10000850                _end = .

.bss.__malloc_max_total_mem
            0x10000850        0x4
.bss.__malloc_max_total_mem
            0x10000850        0x4 ...arm-none-eabi/lib/armv7-m/libc.a(lib_a-mallocr.o)
            0x10000850                __malloc_max_total_mem

(...) It goes on (...)
            0x1000085c                __malloc_current_mallinfo
            0x10000884                . = ALIGN (0x4)
            0x10000884                _end_bss = .
            0x10000900                . = ALIGN (0x100)
            0x10000900                _start_heap = .

Ответ 1

Итак, после того, как через 10 часов была проведена отладка, я, наконец, заработал. Проблема была в компоновщике script. Однако это не было в разделе bss, которое я опубликовал, но в разделе "Текст и данные". Здесь работает script.

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_startup)

MEMORY
{
    rom (rx)  : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 512K
    ram (rwx) : ORIGIN = 0x10000000, LENGTH =  32K
}

/* Define the top our stack at the end of SRAM */
_end_stack = 0x10008000;

EXTERN(__interrupt_vector_table);

SECTIONS
{
    .text :
    {
        /* Insert the interrupt vector table first */
        __interrupt_vector_table = .;
        *(.interrupt_vector_table)
        /* Startup assembly */
        *(.startup)
        /* Rest of the code (C) */
        *(.text) *(.text.*) *(.glue_7) *(.glue_7t)
        *(.vfp11_veneer)
        *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*)
        *(.rodata) *(.rodata.*)
        . = ALIGN(8);
        _end_text = .;
        _start_datai = .;
    } >rom

    .data :
    {
        _start_data = .;
        *(vtable)
        *(.data) *(.data.*)
        . = ALIGN (8);
        _end_data = .;
    } >ram AT >rom

    .data_init : { _end_datai = .; } >rom

    __exidx_start = .;
    .ARM.exidx : { *(.ARM.exidx* .gnu.linkonce.armexidx.*) } > rom
    __exidx_end = .;

    .bss :
    {
        _start_bss = .;
        *(.bss)
        *(COMMON)
    } >ram 

    . = ALIGN(4);
    _end_bss = .;
    . = ALIGN(256);

    _start_heap = .;
    PROVIDE( __cs3_heap_start = _start_heap);

    /* Linker wants .eh_frame section defined because of gcc 4.4.X bug,
     * just discard it here. */
    /DISCARD/ : { *(.eh_*) }
}

_end = .;
PROVIDE(end = .);

Мне также пришлось добавить некоторую инициализацию переменной в код инициализации:

extern unsigned int _start_data;
extern unsigned int _end_data;
extern unsigned int _start_datai;
extern unsigned int _end_datai;

void init(void) {

    // (...) Other stuff

    // Initialize Global Variables
    uint32_t* data_begin  = (uint32_t*) &_start_data;
    uint32_t* data_end    = (uint32_t*) &_end_data;
    uint32_t* datai_begin = (uint32_t*) &_start_datai;
    uint32_t* datai_end   = (uint32_t*) &_end_datai;
    while(data_begin < data_end)
    {
        *data_begin = *datai_begin;
        data_begin++;
        datai_begin++;
    }

Эти две страницы были весьма полезными, хотя мне все еще было много, чтобы понять, что происходит: http://fun-tech.se/stm32/linker/index.php и http://e2e.ti.com/support/microcontrollers/stellaris_arm_cortex-m3_microcontroller/f/473/t/44452.aspx?pi23648=1

Я надеюсь, что это может быть полезно для кого-то другого, испытывающего те же проблемы, с которыми я столкнулся.

Ответ 2

Если в вашем бюджете рассматривается покупка лицензии для компилятора ARM. Keil и IAR оба делают отличные компиляторы ARM, которые позаботятся о подавляющем большинстве ваших проблем с программными цепочками, и обе имеют достойную поддержку.