调试Cortex-M85 MCU启动汇编和链接命令文件 - 解题一则
苏勇 Andrew, 2025-05
最近在Keil中调试一款新的Cortex-M85内核MCU的SDK代码时，从原有其它芯片的工程中引入了汇编语言编写的启动代码和配套的sct文件，结果总是报错，清理到最后，遇到找不到链接器创建的关于栈的变量。最终得以解决，在本文记录调试要点。
1. 报错和跟踪分析
C源码编译都通过了，但是链接过不去，build log 显示问题出在 startup_ra7a8d1bh.s 文件（从.o文件报错，说明是经过了编译过程，在汇编过程中发现的错误，通过文件名可以定位可编辑的源码文件）中。
但是，这两个符号明明有定义，见下图。
这里通过"#define"命令，定义了这两个符号，分别引用了 "Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit" 和 "Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Base"。顺藤摸瓜，又在连接命令文件（.sct）文件中找到关于 ARM_LIB_STACK 的定义，见下图。
。。。
从网上一顿查，确认在Keil的工具链中，在编译源码是如此引用链接器中定义的实体是正确的用法，并且确实Keil的MicroLib也会用到这个 ARM_LIB_STACK 等，在启动程序的过程中通过内置的程序初始化C语言的运行时环境。
到底是哪里的问题呢？
2. 换一个思路
刚才调试启动的汇编代码时，尝试着使用 "#if 0" 的方式注释一段代码，发现无效，汇编器还是能看到被 "#if 0" 包裹的代码，当时没想太多，确定了要注释掉的代码用不上，直接删掉，然后就有效了。如此，这里的汇编环境，可能不支持C语言的预编译指令的语法（但仍可支持同C语言风格相同的 /* */ 注释方式）。如此，指定报错两个变量用的 "#define", 可能也有问题。
编译没有报错，但就是不生效。
我上网找了关于这个这个汇编语言的关键字，如果不用define，我印象中还有好几种写法。实际上，Keil的汇编语言也有好几种格式，这也跟Keil编译工具的兼容性设计有关。
代码中有".long" 这样的关键字用来为符号分配变量，我重点就搜索用小点开始作为命令关键字的汇编语法。好不容易找到了，是这一篇 :
其中使用 ".equ" 和 ".global" 都可以创建变量，只是有初值和无初值的区别，同时对应语句格式不一样。试着用这两个命令替换原来的"#define"，最终验证 ".equ" 语句替换有效，消除了错误，最终成功完成编译。
3. 修复操作
使用 ".equ" 命令取代 "#define", 记得两个参数中间还有个逗号。
重新编译，通过。
大功告成！
4. 复盘
- 为什么之前的启动代码就可以用呢？之前的代码是来自于一款Arm Cortex-M33的MCU工程，并且可以正常工作。原工程在Keil中的工程选项对话窗口，可以选择老版本的armcc汇编器，可以兼容这个#define的关键字。然而，在当前 Arm Cortex-M85 的工程中，强制使用了armclang 的汇编器，经查，这款汇编器要求使用ARM GNU的语法规则。不兼容 #define，但也不报错。
- 为什么要重构启动代码？之前用FSP生成的启动代码极其复杂，仅sct文件就2000+行，各种宏选项满天飞，实在不适合面向底层的调试和架构方面的研究，重构后的代码结构简明清晰，方便理解和调试。
附汇编参考文章的原文内容如下，方便索引。
ARM GNU 汇编常用关键字 .long .equ
ARM汇编语言源程序语句,一般由指令,伪操作,宏指令和伪指令组成.
ARM汇编语言的设计基础是汇编伪指令,汇编伪操作和宏指令。
伪操作,是ARM汇编语言程序里的一些特殊的指令助记符,其作用主要是为完成汇编程序做各种准备工作,
在源程序运行汇编程序时处理,而在计算机运行期间没有有机器执行.也就是说,这些伪操作只是汇编过程中起作用,
一旦汇编结束,伪操作的使命也就随之消失.
宏指令,是一段独立的程序代码,可以插在程序中,它通过伪操作来定义。
1>宏在被使用之前必须提前定义好,宏之间可以互相调用,也可自己递归调用。
2>通过直接书写宏名来使用宏.并本具宏指令的格式输入输出参数.
3>宏定义本身不产生代码,只是在调用它时把宏体插入到原程序中.
4>宏与C语言中的子函数形参和实参的调用相似,调用宏时通过实际的指令来代替宏体，实现相关的一段代码,但宏的调用与子程序的调用有本质的区别,即宏并不会节省程序的空间,其优点是简化程序代码,提高程序的可读性以及宏内容可以同步改.
伪操作,宏指令一般与编译程序有关,因此ARM汇编语言的伪操作,宏指令在不同的编译环境下有不同的编写形式和规则.
伪指令也是ARM汇编语言程序里的特殊助记符,也不在处理器运行期间由机器执行,他们在汇编时将被合适的机器指令代替成ARM或Thumb指令,从而实现真正的指令操作.
目前常用的ARM编译环境有2种：
1>ADS/SDT IDE:ARM公司开发,使用了CodeWarrior公司的编译器.
2>集成了GNU开发工具的IDE开发环境;它由GNU的汇编器as,交叉汇编器gcc和连接器id组成.
ADS编译环境下的ARM伪操作和宏指令，可参考北航出版社的<<ARM微控制器基础与实践》（周立功）这里主要讲述ARM GNU常用汇编语言。
4.1 ARM GNU常用汇编伪指令介绍
1.abort
.abort: 停止汇编
.align absexpr1,absexpr2:
以某种对齐方式,在未使用的存储区域填充值. 第一个值表示对齐方式,4, 8,16或32. 第二个表达式值表示填充的值.
2.if...else...endif
.if
.else
.endif: 支持条件预编译
3.include
.include "file": 包含指定的头文件, 可以把一个汇编常量定义放在头文件中.
4.comm
.comm symbol, length:在bss段申请一段命名空间,该段空间的名称叫symbol, 长度为length. Ld连接器在连接会
为它留出空间.
5.data
.data subsection: 说明接下来的定义归属于subsection数据段.
6.equ
.equ symbol, expression: 把某一个符号(symbol)定义成某一个值(expression).该指令并不分配空间.
7.global
.global symbol: 定义一个全局符号, 通常是为ld使用.
8.ascii
.ascii "string": 定义一个字符串并为之分配空间.
9.byte
.byte expressions: 定义一个字节, 并为之分配空间.
10.short
.short expressions: 定义一个短整型, 并为之分配空间.
11.int
.int expressions: 定义一个整型,并为之分配空间.
12.long
.long expressions: 定义一个长整型, 并为之分配空间.
13.word
.word expressions: 定义一个字,并为之分配空间, 4bytes.
14.macro/endm
.macro: 定义一段宏代码, .macro表示代码的开始, .endm表示代码的结束.
15.req
name .req register name: 为寄存器定义一个别名.
16.code
.code [16|32]: 指定指令代码产生的长度, 16表示Thumb指令, 32表示ARM指令.
17.ltorg
.ltorg: 表示当前往下的定义在归于当前段,并为之分配空间.
4.2 ARM GNU专有符号
1.@
表示注释从当前位置到行尾的字符.
2.#
注释掉一整行.
3.;
新行分隔符.
4.3 操作码
1. NOP
nop
空操作, 相当于MOV r0, r0
2.LDR
ldr <register> , = <expression>
相当于PC寄存器或其它寄存器的长转移.
3.ADR
adr <register> <label>
相于PC寄存器或其它寄存器的小范围转移.
4.ADRL
adrl <register> <label>
相于PC寄存器或其寄存器的中范围转移.
5.可执行生成说明
5.1 lds文件说明
5.1.1 主要符号说明
1. OUTPUT_FORMAT(bfdname)
指定输出可执行文件格式.
2. OUTPUT_ARCH(bfdname)
指定输出可执行文件所运行CPU平台
3. ENTRY(symbol)
指定可执行文件的入口段
5.1.2 段定义说明
1. 段定义格式
SECTIONS
{ ...
段名 :
{
内容
}
...
}
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