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ELF文件格式解析

文件类型与目标、段/节的运行时含义、DWARF/符号表的重要性、如何用 readelf / gdb 快速诊断、以及写作时的要点与截图/命令推荐。

TL;DR（快速结论）

• 程序代码在 Flash（0x08000000）; 数据和 BSS 在 RAM（0x2000xxxx）。
• 大文件体积来自 DWARF（.debug_* 节）；调试时保留 DWARF，发布时 strip。
• 如果要用 core 恢复变量，core 必须包含 RAM 的 PT_LOAD（p_vaddr 对应 0x2000xxxx）。

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为什么要关心 ELF 文件结构？

当你在嵌入式设备上遇到崩溃、要调试现场问题或从 core 恢复现场时，ELF（尤其是带符号的 AXF）决定了 GDB 能恢复多少信息：是否有源代码行号、变量名、内存映射是否能对应到运行时地址等。

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1) 文件是什么

• 格式：ELF32（小端）、Target = ARM。就是典型的 arm-none-eabi 链接产物。
• 类型：EXEC（可执行镜像），常作为开发时的 AXF（带符号）使用。
• 编译约定：e_flags 表明这是 EABI v5，使用软浮点约定——调试/反汇编时要匹配这些约定。

2) 段（Program Header）与节（Section）有什么不同？

• 节（section）像是源码层面的“文件小片段”：.text, .data, .bss, .debug_* 等。
• 段（segment / PT_LOAD）是运行时/加载器关心的单位：loader 把 PT_LOAD 映射到内存。
• 简单说：节是链接器的世界，段是加载器和运行时的世界。

3) 运行时到底放哪儿？

• ER_IROM1（Addr = 0x08000000）→ 在 Flash，放代码与只读常量，运行时直接从 Flash 执行或读取。
• RW_IRAM1 PROGBITS（Addr = 0x20000000）→ 在 ELF 中存放已初始化的数据（Filesz > 0），启动时拷贝到 RAM 的 0x2000xxxx。
• RW_IRAM1 NOBITS（Addr = 0x200000e4）→ BSS（Filesz = 0，但 memsize > 0），运行时占 RAM，启动时清零。

4) DWARF 和符号表

• .debug_* 提供变量名、类型、函数到源码行的映射（就是 GDB 能显示源码和变量的原因）。
• .symtab 提供符号地址与名字（函数/全局变量），用于回溯、地址转名字。
• 体积问题：DWARF 很肥，会把 AXF 变大；发布镜像通常 strip 掉 DWARF，但保留一份带 DWARF 的 AXF 作为符号文件。

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常见故障诊断工作流（实战步骤）

下面的步骤可以直接复制到 PowerShell（或类 Unix 终端）：

1. 快速看概要

readelf -h lora.axf     # ELF header
readelf -l lora.axf     # program headers (段)
readelf -S lora.axf     # section headers (节)

2. 看符号/调试信息

readelf -s lora.axf     # 符号表
readelf --sections --wide lora.axf | Select-String "debug_" -Context 0,1  # 查 debug 节

3. 用 gdb 加载 core（宿主机）

arm-none-eabi-gdb C:/path/to/lora.axf -c coredump.elf
# gdb: info files; bt full; info registers; x/i $pc; info variables

4. 如果 gdb 看不到变量值，检查 core 是否包含 RAM 的 PT_LOAD

readelf -l coredump.elf | Select-String "PT_LOAD" -Context 0,2
# 注意查看每个 PT_LOAD 的 p_vaddr 是否落在 0x2000xxxx

解释：如果 core 没有将 RAM 段写入，那么即便 AXF 有符号表，GDB 也无法读取运行时变量的内存内容。

在这份 lora.axf 中，链接器把可执行代码放在名为 ER_IROM1 的节里，该节的运行时地址是 0x08000000（典型的 MCU Flash 起始地址）。初始化数据（.data）被放在 RW_IRAM1 PROGBITS，链接器在 ELF 中为它写入初始值；启动代码在上电后会把这些初始值从 Flash 拷贝到 RAM（0x2000xxxx）。未初始化的内存（.bss）以 NOBITS 形式存在，ELF 文件中没有占用空间，但运行时会在 RAM 中分配并清零。

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