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【GD32】分散加载文件.sct

news 2025/10/23 16:04:00

`.sct` 文件是什么？

.sct 文件（Scatter-Loading Description File，分散加载描述文件）是 ARM 编译器（特别是 ARM Compiler 5/6 和 Keil MDK-ARM） 中使用的一种链接脚本文件。它的核心作用是精确控制程序代码（Code）和数据（Data）在目标微控制器（MCU）物理内存（如 Flash、RAM）中的存放位置和加载行为。

为什么需要 `.sct` 文件？

非单一连续内存块：现代 MCU（包括 GD32）通常具有复杂的存储器结构：
- 多个 Flash 块：主程序 Flash、选项字节区域、信息块、可能还有独立的 Bootloader Flash。
- 多种 RAM 块：主 SRAM、可能还有 CCM RAM（内核耦合存储器，通常只能由 CPU 直接访问，DMA 不可达）、备份 SRAM（在待机模式下保持数据）。
- 外设寄存器区域：内存映射的寄存器地址空间。
特殊需求：
- 将关键代码（如中断向量表、启动代码）放在特定地址（如 Flash 起始地址）。
- 将高频访问的数据（如堆栈、DMA 缓冲区）放在速度更快的 RAM（如 CCM RAM）中。
- 将需要在低功耗模式下保持的数据放在备份 RAM 中。
- 实现自定义的 Bootloader 和 Application 分区。
- 处理不同速度或特性的内存区域。
- 定义堆（Heap）和栈（Stack）的精确位置和大小。
默认行为不足：链接器有默认的链接规则（通常假设一个连续的 Flash 和一个连续的 RAM），但在面对上述复杂或不连续的内存布局时，默认规则无法满足需求。

`.sct` 文件的结构（ARM Compiler 5/6 / Keil MDK-ARM）

一个典型的 .sct 文件包含以下几个主要部分：

加载区 (Load Region)：
- 定义程序在上电或复位后初始存放的位置（通常是 Flash）。
- 指定该区域的起始地址 (base)、大小 (size) 和类型 (属性，如 PI 表示物理初始加载地址）。
- 可以有多个加载区（例如，主程序 Flash 和信息块 Flash）。
```
LR_IROM1 0x08000000 0x00080000  {   ; 加载区名称 LR_IROM1, 起始地址 0x08000000, 大小 0x80000 (512KB)... ; 执行区定义放在这里
}
```

执行区 (Execution Region)：

定义程序在运行时代码和数据实际存放和执行的位置。
每个执行区必须属于一个加载区。
指定该执行区的起始地址 (base)、大小 (size)、访问属性 (属性，如 RW 可读可写, ZI 初始化为零, PI 与加载地址相同, RELOC 需要重定位等）。
可以有多个执行区（例如，.text 在 Flash，.data 在 RAM，.ccmram 在 CCM RAM）。

ER_IROM1 0x08000000 0x00080000  { ; 执行区名称 ER_IROM1, 起始地址 0x08000000, 大小 0x80000... ; 模块和段选择放在这里
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000  { ; 执行区名称 RW_IRAM1, 起始地址 0x20000000 (主RAM), 大小 0x20000 (128KB)... ; 模块和段选择放在这里
}
RW_IRAM2 0x10000000 0x00010000  { ; 执行区名称 RW_IRAM2, 起始地址 0x10000000 (CCM RAM), 大小 0x10000 (64KB)... ; 模块和段选择放在这里
}

模块选择器和段选择器 (Module Selector and Section Selector)：

在执行区内部，使用 *.o (目标文件) 或特定目标文件名 + (+RO), (+RW), (+ZI) 等选择器来指定哪些代码段或数据段应该放置在该执行区。
+RO：只读部分（代码 .text，常量 .rodata，初始化数据表的只读部分）。
+RW：可读写数据（已初始化的全局/静态变量 .data）。
+ZI：零初始化数据（未初始化或显式初始化为0的全局/静态变量 .bss）。
* 是通配符，匹配所有目标文件。

ER_IROM1 0x08000000 0x00080000  {*.o (RESET, +First)     ; 将 RESET 段（包含向量表）放在这个区域的起始位置(+First)*(InRoot$$Sections)     ; ARM 库的特殊段（如 C/C++ 库初始化代码）.ANY (+RO)              ; 将所有其他只读段（代码和常量）放在这里
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000  {.ANY (+RW +ZI)          ; 将所有的 RW 和 ZI 数据默认放在主 RAM
}
RW_IRAM2 0x10000000 0x00010000  {my_speed_critical.o (+RW +ZI) ; 将特定文件的数据放在 CCM RAMmy_dma_buffer.o (+RW)         ; 将另一个文件的 RW 数据也放在 CCM RAM
}

特殊符号定义：

定义堆栈位置：

ARM_LIB_STACK 0x20020000 EMPTY -0x00004000 {} ; 栈顶在 0x20020000, 向下生长 16KB (0x4000)
ARM_LIB_HEAP 0x2001C000 EMPTY 0x00004000 {}   ; 堆起始 0x2001C000, 大小 16KB (0x4000)

EMPTY 属性表示该区域在链接时不填充任何输入段的内容，而是预留一块空间（用于堆或栈）。

`.sct` 文件在 GD32 开发中的关键点

匹配具体型号的存储器映射：必须根据你使用的 具体 GD32 型号的数据手册 来编写 .sct 文件。不同型号的 Flash 起始地址、大小、RAM 地址和大小（包括是否有 CCM RAM）都不同。
向量表位置：中断向量表必须放在 Flash 的起始地址（通常是 0x08000000）。.sct 文件确保 RESET 段（包含向量表）位于 +First。
初始化过程：链接器根据 .sct 文件生成代码。这些代码在 main() 函数之前执行（通常由 startup_*.s 汇编启动文件调用），负责：
- 将初始化数据（.data）从 Flash 中的加载地址复制到 RAM 中的执行地址。
- 将零初始化数据区（.bss）在 RAM 中清零。
优化性能：通过将关键代码（如中断服务程序）或高频访问数据放在更快的存储器（如 CCM RAM）中，可以显著提升性能。
Bootloader 支持：如果使用 Bootloader，.sct 文件需要将 Application 的起始地址偏移到 Bootloader 占用的空间之后（例如 0x0800C000），并可能调整向量表偏移寄存器 (VTOR)。

如何创建和使用 `.sct` 文件 (Keil MDK-ARM)

默认生成：在 Keil 中新建 GD32 工程时，IDE 通常会根据你选择的芯片型号自动生成一个基本的 .sct 文件（如 GD32F30x.sct）。
手动编辑：
- 在 Project 窗口中找到该文件（通常在 Target 目录下）。
- 右键点击 -> Open 或 Edit。
- 根据项目需求修改加载区、执行区定义和段分配。
指定文件：在 Keil 的 Options for Target -> Linker 选项卡中：
- 确保 Use Memory Layout from Target Dialog 未选中。
- 在 Scatter File 框中，选择或输入你的 .sct 文件路径。
查看效果：编译链接后，查看生成的 .map 文件。这个文件详细列出了所有段、符号的最终地址和大小，是验证 .sct 文件是否按预期工作的关键依据。

`.sct` 文件与其他工具链

GCC (ARM-none-eabi-gcc)：GCC 工具链使用 *.ld（Linker Script）文件来实现与 .sct 相同的功能。语法完全不同（基于 MEMORY 和 SECTIONS 命令），但目的和作用是等价的。如果你使用基于 GCC 的 IDE（如 STM32CubeIDE、PlatformIO、VSCode + Cortex-Debug），你需要编辑的是 .ld 文件。
IAR Embedded Workbench：IAR 使用 *.icf（IAR Configuration File）文件作为其链接脚本。