引 言
在當(dāng)今的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，ARM處理器以價格便宜、功耗低、集成度高、外設(shè)資源豐富和易于使用的特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用；在速度和性能方面已達(dá)到或超過部分PC104嵌入式計(jì)算機(jī)的性能，而成本卻比相應(yīng)的PC104計(jì)算機(jī)低很多，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、GPS接收機(jī)、地圖導(dǎo)航、路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)及其他民用和工業(yè)電子設(shè)備。
在一個采用ARM處理器的實(shí)時嵌入式系統(tǒng)中，目標(biāo)硬件常常由Flash、SRAM、SDRAM和NVRAM(非易失性RAM)等存儲器組成，并定位于不同的物理地址范圍，那么，怎樣通過軟件更好地訪問和利用這些不同的存儲器并讓系統(tǒng)高效地運(yùn)行?分散加載(scatter loading)就提供了這樣一種機(jī)制。它可以將內(nèi)存變量定位于不同的物理地址上的存儲器或端口，通過訪問內(nèi)存變量即可達(dá)到訪問外部存儲器或外設(shè)的目的；同時通過分散加載，讓大多數(shù)程序代碼在高速的內(nèi)部RAM中運(yùn)行，從而使得系統(tǒng)的實(shí)時性大大增強(qiáng)。
1 ARM ELF目標(biāo)文件的主要構(gòu)成
ARM ELF(Executable and linking Format)目標(biāo)文件主要由．Text段、．Data段、．BSS段構(gòu)成，其他段如．debug段、．comment段等與本文關(guān)系不大，不作介紹。
Text段由可執(zhí)行代碼組成，段類型為Code，屬性為RO；
Data段由已初始化數(shù)據(jù)組成，段類型為Data，屬性為RO；
BSS段由未初始化數(shù)據(jù)組成，段類型為Zero，屬性為RW，在應(yīng)用程序啟動時對該段的數(shù)據(jù)初始化為零。如果在分散加載文件中指定了UNINIT屬性，則在應(yīng)用程序啟動時不初始化該段。
2 分散加載的基本原理
假設(shè)一個采用ARM處理器的實(shí)時嵌入式系統(tǒng)目標(biāo)硬件的存儲器由ROM存儲器和RAM存儲器組成。當(dāng)一個嵌入式系統(tǒng)在仿真環(huán)境下調(diào)試完畢，需要脫機(jī)運(yùn)行的時候，就需要將源程序編譯連接成可執(zhí)行目標(biāo)代碼并燒寫到ROM存儲器中。由于ROM存儲器存取數(shù)據(jù)的速率比RAM存儲器慢，因此，讓程序在ROM存儲器中運(yùn)行。CPU每次取指令和取數(shù)據(jù)操作都要訪問ROM存儲器，這樣需要在CPU的總線周期中插入等待周期，通過降低總線的速率來滿足訪問慢速的ROM存儲器，這樣勢必會降低CPU的運(yùn)行速率和效率，因此，分散加載就顯得非常必要。
ARM的連接器提供了一種分散加載機(jī)制，在連接時可以根據(jù)分散加載文件(．scf文件)中指定的存儲器分配方案，將可執(zhí)行鏡像文件分成指定的分區(qū)并定位于指定的存儲器物理地址。這樣，當(dāng)嵌入式系統(tǒng)在復(fù)位或重新上電時，在對CPU相應(yīng)寄存器進(jìn)行初始化后，首先執(zhí)行ROM存儲器的Bootloader(自舉)代碼，根據(jù)連接時的存儲器分配方案，將相應(yīng)代碼和數(shù)據(jù)由加載地址拷貝到運(yùn)行地址，這樣，定位在RAM存儲器的代碼和數(shù)據(jù)就在RAM存儲器中運(yùn)行，而不再從ROM存儲器中取數(shù)據(jù)或取指令，從而大大提高了CPU的運(yùn)行速率和效率。分散加載的基本原理如圖1所示。
3 分散加載文件語法
在一個實(shí)時嵌入式系統(tǒng)中，分散加載文件是對目標(biāo)硬件中的多個存儲器塊的分塊描述，它直接對應(yīng)目標(biāo)硬件存儲器的起始地址和范圍。同時，它在應(yīng)用程序連接時用于告訴連接器用戶程序代碼和數(shù)據(jù)的加載地址和運(yùn)行地址，在連接時由連接器產(chǎn)生相應(yīng)的加載地址和運(yùn)行地址符號，包括代碼和數(shù)據(jù)的加載起始地址、運(yùn)行地址和長度等。這些符號用于上電后執(zhí)行啟動代碼的數(shù)據(jù)拷貝工作，啟動代碼根據(jù)這些符號，將指定代碼和數(shù)據(jù)由ROM中的加載地址拷貝到RAM中的運(yùn)行地址中，從而實(shí)現(xiàn)代碼在高速RAM存儲器中的脫機(jī)運(yùn)行。其語法格式如下：
注意：
①每一個分散加載文件必須至少包含一個根區(qū)，每個根區(qū)的加載地址等于執(zhí)行
