3、链接脚本详解：链接脚本的作用、MEMORY命令与REGION定义、SECTIONS命令与段布局

好，咱们进入第三个话题。链接脚本，这玩意儿在Bootloader开发里，可以说是「幕后总指挥」。你写的C代码、汇编代码，最终怎么排布到Flash和RAM里，全听它的。

我刚开始做嵌入式那会儿，总觉得链接脚本是编译器自动搞定的，没必要深究。直到有一次，Bootloader跳转后死活跑不起来，查了三天，最后发现是中断向量表放错了位置。嗯，从那以后，我再也不敢小看这个.lds文件了。

3.1 链接脚本到底在干什么？

说白了，链接脚本就是告诉链接器：你的代码段放哪里，数据段放哪里，栈放哪里。

你想想看，我们写嵌入式程序，不像PC上那样有操作系统帮忙管理内存。芯片就那么点Flash和RAM，地址都是固定的。链接脚本就是一张「地图」，指引链接器把各个目标文件里的段，安排到具体的物理地址上。

我个人习惯，把链接脚本比作「搬家公司的调度单」——每个家具（段）该放哪个房间（内存区域），调度单上写得清清楚楚。

3.2 MEMORY命令与REGION定义

先看MEMORY命令。这个命令用来描述目标芯片的物理内存资源。

我记得第一次看STM32的链接脚本，里面就写着：

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

这里定义了两个内存区域：

• FLASH：起始地址0x08000000，大小512KB，属性是rx（可读、可执行）
• RAM：起始地址0x20000000，大小128KB，属性是xrw（可读、可写、可执行）

属性这块要注意：

属性	含义
r	可读
w	可写
x	可执行
!	取反，比如!x表示不可执行

如果你做的是Bootloader + 应用程序的双区架构，通常会这样定义：

MEMORY
{
    BOOT_FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 32K
    APP_FLASH  (rx)  : ORIGIN = 0x08008000, LENGTH = 480K
    RAM        (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

这样就把Flash分成了两个区域：前32KB给Bootloader，后面的480KB给应用程序。为什么要这么分？说白了就是为了方便做OTA升级——升级应用程序时，Bootloader区域不动，即使升级失败，设备也不会变砖。

3.3 SECTIONS命令与段布局

MEMORY定义好了「房间」，SECTIONS就是安排「家具」怎么放了。

一个典型的SECTIONS布局长这样：

SECTIONS
{
    /* 中断向量表，必须放在Flash起始地址 */
    .isr_vector :
    {
        . = ALIGN(4);
        KEEP(*(.isr_vector))
        . = ALIGN(4);
    } > BOOT_FLASH

    /* 代码段 */
    .text :
    {
        . = ALIGN(4);
        *(.text)
        *(.text*)
        *(.glue_7)
        *(.glue_7t)
        *(.rodata)
        *(.rodata*)
        . = ALIGN(4);
        _etext = .;
    } > BOOT_FLASH

    /* 初始化数据段，运行时从Flash复制到RAM */
    .data : AT (ADDR(.text) + SIZEOF(.text))
    {
        . = ALIGN(4);
        _sdata = .;
        *(.data)
        *(.data*)
        . = ALIGN(4);
        _edata = .;
    } > RAM

    /* BSS段，运行时清零 */
    .bss :
    {
        . = ALIGN(4);
        _sbss = .;
        *(.bss)
        *(.bss*)
        *(COMMON)
        . = ALIGN(4);
        _ebss = .;
    } > RAM
}

这里有几个关键点，我一个个说：

3.3.1 段的位置指定

你看每个段后面都有个 > BOOT_FLASH 或 > RAM，这就是告诉链接器：这个段要放在哪个内存区域里。

.isr_vector 和 .text 放在Flash里，因为它们是只读的，掉电不丢失。.data 和 .bss 放在RAM里，因为运行时需要读写。

3.3.2 加载地址与运行地址

注意 .data 段这里有个 AT 语法：

.data : AT (ADDR(.text) + SIZEOF(.text))

这表示：.data 段运行时在RAM里，但加载时（也就是烧录时）放在Flash里，紧跟在 .text 段后面。

为什么会这样？因为芯片上电时RAM里的内容是随机的，所以初始化数据必须预先存在Flash里，启动时由Bootloader代码复制到RAM中。这个复制操作，就是靠 _sdata、_edata 这些符号来定位的。

3.3.3 对齐与符号

代码里频繁出现的 . = ALIGN(4)，是让当前地址按4字节对齐。ARM Cortex-M要求中断向量表必须4字节对齐，否则会出问题。

还有那些 _etext、_sdata、_ebss 等符号，它们不是变量，而是地址标签。启动代码里会用到它们：

• _sdata：RAM中.data段的起始地址
• _edata：RAM中.data段的结束地址
• _sbss：RAM中.bss段的起始地址
• _ebss：RAM中.bss段的结束地址

启动代码里大概是这样用的：

/* 复制.data段从Flash到RAM */
ldr r0, =_sidata
ldr r1, =_sdata
ldr r2, =_edata
bl  copy_data

/* 清零.bss段 */
ldr r0, =_sbss
ldr r1, =_ebss
bl  zero_bss

3.4 实战中的链接脚本调整

做Bootloader时，链接脚本经常需要调整。我遇到过几种典型场景：

• 中断向量表重定位：应用程序的向量表不能放在0x08000000了，要偏移到0x08008000。这时需要在应用程序的链接脚本里，把 .isr_vector 放到 APP_FLASH 区域，并且在代码里设置 SCB->VTOR = 0x08008000。
• 添加自定义段：比如我想在Flash里存一份固件版本信息，可以定义一个 .version_info 段，放在固定地址，方便Bootloader读取。
• 栈顶地址：_estack 通常定义在RAM的末尾，比如 _estack = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);。这个值会被写入中断向量表的第一个位置，作为复位后的栈指针。

下一节，咱们就基于这个链接脚本，开始写真正的Bootloader启动代码。到时候你会发现，理解了链接脚本，启动代码里的那些地址操作就一目了然了。