【技术文章】小O带你走进OneOS，探索无限可能！

1、OneOS概述

      OneOS是中国移动针对物联网领域推出的轻量级操作系统，具有可裁剪、跨平台、低功耗、高安全等特点，支持ARM Cortex-M/A、MIPS、RISC-V等主流芯片架构，兼容POSIX、CMSIS等标准接口，支持Javascript、Micropython语言开发，提供图形化开发工具，能够有效提高开发效率并降低开发成本，帮助客户开发稳定可靠、安全易用的物联网应用。OneOS遵循Apache许可证2.0版本，个人、企业客户可以在商业产品中使用，不需要公布源码，没有潜在商业风险。中移物联网有限公司将秉承开放合作的态度，为客户提供适用于各种物联网场景的稳定系统。

2、OneOS源码文件结构

目录或文件名称	描述
arch(architecture)	存放和 MCU（或 CPU ）架构体系相关的代码。
common	存放一些通用的没有具体业务指向的程序代码，所有模块都可以使用，不通过编译选项控制是否编译，采用默认编译进工程的方式。
components	存放组件代码，可进行裁剪。
demos	存放内核或组件的对外接口如何使用的示例程序。
docs	存放一些文档，如编码规范、编程指南等。
drivers	存放驱动的抽象层代码和具体外设的驱动代码。
kernel	存放内核代码，如任务管理及调度、任务间同步以及通信、内存管理等代码。
libc	Libc 库部分硬件相关接口的底层适配。
osal	OneOS操作系统接口抽象层，支持Posix接口、CMSIS接口、RT-Thread接口等
projects	各种开发板的示例工程
scripts	存放OneOS-Cube工具在编译构造时所需要的脚本文件。
templates	存放为开发者搭建了OneOS当前所支持的MCU的标准工程模板
thirdparty	存放第三方开源社区或第三方厂家的程序，包括组件、工具、协议实现或对接平台的代码等。
user	存放供使用者阅读的文档
Kconfig	Menuconfig配置文件，代码工程（如projects目录下的示例工程）中的Kconfig文件会引用此文件
SConscript	OneOS操作系统使用Scons构建工具时的根编译脚本，该脚本会引用其它目录的SConscript脚本，若在OneOS操作系统根目录增加新的代码目录，需要修改此文件（参见“从零开始构建代码工程”章节）。
LICENSE	License 授权说明。

   

 

3、启动流程

STM32整个启动过程是指从上电系统启动开始，一直运行到用户main函数之间的这段过程，接下来以stm32l475-atk-pandora工程为例讲解启动的流程。

armcc（keil）启动流程为：

①上电后硬件设置SP、PC

②设置系统时钟

③软件设置SP

④加载.data、.bss，并初始化栈区

⑤跳转到C文件的main函数

      从启动文件中的“SystemInit”函数开始，然后再执行“__main”函数，再执行$Sub$$main函数，在这个函数里边会执行“_k_startup()”函数，在“_k_startup()”函数中会执行一系列初始化的函数，其中就会执行到“_k_application_init()”函数，在该函数中会创建一个主程序进程“main”(非用户main)，然后该进程开始执行后会进入“_k_main_task_entry()”函数，在该函数中先执行“_k_other_auto_init()”函数，然后才执行用户的main()函数。

stm32l475-atk-pandora工程
路径	文件	流程
①	startup_stm32l475xx_arm.s	SystemInit → __main
②	os_startup.c	$Sub$$main → _k_startup()
_k_startup() → _k_application_init()
_k_application_init() → _k_main_task_entry()
_k_main_task_entry() → $Super$$main()
$Super$$main() → main()

路径：

①templates\stm32l475-atk-pandora\board\startup\

②kernel\source

4、“.s”启动文件

STM32 MCU 的startup_xxx.s启动文件的主要功能

主要功能如下：

1. 初始化堆栈指针 SP

2. 初始化程序计数器指针 PC

3. 设置堆、栈的大小

4. 设置中断向量表的入口地址

5. 配置外部 SRAM 作为数据存储器

6. 调用 SystemInit() 函数配置 STM32 的系统时钟

7. 设置 C 库的分支入口 "__main” (最终用来调用 main 函数)

SystemInit() ：配置 STM32 的系统时钟，配置向量表

__main ：__main函数由编译器生成，并在最后跳转到用户自定义的main()函数。

​​​​​​​​​​​​​​5、“.map”文件

map文件是通过编译器编译之后，集程序、数据及IO空间的一种映射文件。

在遇到内存越界或溢出的情况，可以借助分析map文件。通过map文件可以知道函数大小、入口地址等一些重要信息。

里边有函数相互调用的关系、还有没有被调用的模块、变量储存的地址、函数的入口地址、代码占用的空间等等信息

打开：

配置

第一部分Section Cross References

指的是各个源文件生成的模块、段（定义的入口）之间相互引用的关系，配置中需勾选上：Cross Reference，例如：

main.o(i.main) refers to os_task.o(i.os_task_create) for os_task_create

表示 main.o文件中的 main 函数调用了 os_task.o 文件中的os_task_create 函数

main.o是main.c源文件生成的目标文件模块，i.main是main函数的入口。

第二部分Removing Unused input sections from the image

移除未使用的模块，配置中需勾选上：Unused Sections Info，就是删除工程代码中，没有被调用的模块。最后面还有个统计信息。

 

第三部分Image Symbol Table

什么是局部标签与全局标签：

局部标签就是在函数内部用static声明的变量，还有用static声明的函数，基本上都是属于局部标签；全局标签就是不是用static声明的变量和函数，还有就是汇编文件里面的变量如果作用域是本文件的就是局部标签，作用域是全工程的就是全局标签。

第一列是函数名，前缀i.表示隶属于当前文件，出现无前缀的标签代表static标签。

i.前缀表示是在某个文件里面的某个函数，例如这里的drv_sai.o文件里面的HAL_SAI_RxCallback函数；这个 HAL_SAI_RxCallback要注意一下，为什么前面用i.前缀修饰过的函数，后面又出现一次呢？是因为这个函数是用static修饰的一个局部标签函数，用了130个字节的RAM大小，类型属于M3的Thumb指令代码。

映射符号表，配置中需勾选上：Symbols，从中可以看出符号名称，存储地址，存储大小，所在的目标文件

Symbols分为两大类 ：Local Symbols局部 和 Global Symbols全局

1.Symbol Name：符号名称

2.Value：存储对应的地址；

大家会发现有0x0800xxxx、0x2000xxxx这样的地址。

0x0800xxxx指存储在FLASH里面的代码、变量等。

0x2000xxxx指存储在内存RAM中的变量Data等。

全局、静态变量等位于0x2000xxxx的内存RAM中。

3.Ov Type：符号对应的类型

符号类型大概有几种：Number、Section、Thumb Code、Data等；

4.Size：存储大小

这个容易理解，我们怀疑内存溢出，可以查看代码存储大小来分析。

5.Object(Section)：段目标

这里一般指所在模块（所在源文件）

 

第四部分Memory Map of the image

内存映射分布，配置中需勾选上：Memory Map。映像文件可以分为加载域（Load Region）和运行域（Execution Region），加载域反映了ARM可执行映像文件的各个段存放在存储器中的位置关系，运行域反映了ARM可执行映像文件各个段真正执行时在存储器中的位置关系。另外，映像中的入口点就是程序开始执行的位置。

加载域就是程序在Flash中的实际存储，而运行域是芯片上电后的运行状态，因为MCU没上电时RAM中没有数据，所以此时所有的东西（包括代码、变量、初始值等）都是存放在flash中的，当上电后又要把变量等复制到RAM中才能正常运行。

Image Entry point : 0x08000401：指映射入口地址。

Load Region LR_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00055334, Max: 0x00080000, ABSOLUTE, COMPRESSED[0x00054cbc]) 

指加载区域位于LR_IROM1开始地址0x08000000，大小有0x00055334，这块区域最大有0x00080000.

执行区域：

Execution Region ER_IROM1

Execution Region RW_IRAM0

Execution Region RW_IRAM1 

这个区域，其实就是对应我们目标配置中的区域，如下图：

第五部分Image component sizes

Code：指代码的大小；

RO-data：指除了内联数据(inline data)之外的常量数据；

RW-data：指可读写（RW）、已初始化的变量数据；

ZI-data：指未初始化或零初始化的数据（ZI）所占字节；

Debug ：显示调试数据占用了多少字节；

Object Totals ：显示链接到一起以生成映像的对象占用了多少字节。

(incl. Generated)：链接器会生成的映像内容，例如，交互操作中间代码。 如果 Object Totals 行包含此类型的数据，则会显示在该行中。本例中共有 1016 字节的 RO 数据，其中32字节是链接器生成的 RO 数据。

(incl. Padding) ：链接器根据需要插入填充，以强制字节对齐。

下面的Library Totals显示已提取并作为单个对象添加到映像中的库成员占用了多少字节。

Code、RO-data：位于FLASH中；

RW-data、ZI-data：位于RAM中；

提醒：RW-data已初始化的数据会存储在Flash中，上电会从FLASH搬移至RAM中。

关系如下：

RO Size = Code + RO Data

RW Size = RW Data + ZI Data  

ROM Size = Code + RO Data + RW Data

6、静态链接库文件“libxxx.a”

静态链接库文件名命名规则“libxxx.a”，库名前面加“lib”，后缀用“.a”，“xxx”为静态库名。

https://copyfuture.com/blogs-details/202208311102359537

静态链接库用来和所有的目标文件一起组织成可执行文件