RT-Thread下IAR工程函数重定向为何失效？

硬件花园

大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家分享的是在IAR开发环境下RT-Thread工程函数重定向失效分析。
痞子衡旧文 《在IAR下将关键函数重定向到RAM中执行的方法》 里介绍了三种关键函数重定向方法，不过这三种方法只是写法形式不同，本质上没啥区别，都是利用 IAR 链接器特性将函数重定向到工程数据段（RW）所在 RAM 里。
对于 i.MXRT 这种拥有多块地址非连续的 RAM 的芯片，其实我们也可以单独将这些重定向函数放到一个指定的 RAM 里，不一定非得跟数据段放在同一个 RAM 里。具体实现也很简单，只需要在链接文件里额外加一句 place in 语句处理即可，恩智浦官方 SDK 包里就是这么做的。
然而痞子衡最近在移植一个 i.MXRT1170  RT-Thread 工程时发现，在 IAR 链接文件里用自定义段来单独指定重定向函数到 ITCM 竟然失效了，这是怎么回事？今天我们一起来看一下：

Note 1：阅读本文前需要对 《IAR链接文件(.icf)》、《IAR映射文件(.map)》 这两种文件有所了解。

Note 2：本文使用的 IAR EWARM 软件版本是 v9.10.2。一、回顾SDK里函数重定向做法我们以最经典的 \SDK_2.11.0_MIMXRT1170-EVK\boards\evkmimxrt1170\demo_apps\hello_world\cm7\iar 例程来看，工程 Build 选择 flexspi_nor_sdram_debug（仅该 build 预编译宏里有 XIP_BOOT_HEADER_DCD_ENABLE=1），即代码段放在 Flash 里（0x30000000 - ），数据段放在 SDRAM 里（0x80000000 - ）。
在时钟初始化函数 BOARD_BootClockRUN() 里会调用如下 UpdateSemcClock() 函数，这个函数需要重定向到 RAM 里执行，在代码里先将它放到自定义 CodeQuickAccess 段里。
) P. O; V! i$ S- M5 K& q8 M#define AT_QUICKACCESS_SECTION_CODE(func) func @"CodeQuickAccess"
#if defined(XIP_BOOT_HEADER_ENABLE) && (XIP_BOOT_HEADER_ENABLE == 1)
; h3 J- |/ j9 P6 J/ j#if defined(XIP_BOOT_HEADER_DCD_ENABLE) && (XIP_BOOT_HEADER_DCD_ENABLE == 1)
* }% X6 s3 K6 QAT_QUICKACCESS_SECTION_CODE(void UpdateSemcClock(void));
8 I. \7 s# T6 pvoid UpdateSemcClock(void)
: u7 A* M0 X! a7 |& X* }* H{
    SEMC->IPCMD = 0xA55A000D;
    while ((SEMC->INTR & 0x3) == 0);
    SEMC->INTR                                = 0x3;
$ L+ F  k; t* Y) Q9 U+ q    SEMC->DCCR                                = 0x0B;
    CCM->CLOCK_ROOT[kCLOCK_Root_Semc].CONTROL = 0x602;
}
#endif
#endif
然后在工程链接文件 MIMXRT1176xxxxx_cm7_flexspi_nor_sdram.icf 里（仅摘录部分），再将 CodeQuickAccess 段单独放在 ITCM 里（0x00000000 - ），这就是官方 SDK 里的做法。
5 B) h: q3 K* k/ \2 \define symbol m_data3_start            = 0x80000000;
define symbol m_data3_end              = 0x82FFFFFF;
define symbol m_qacode_start           = 0x00000000;
define symbol m_qacode_end             = 0x0003FFFF;
$ K! c* x) D, b" p# O2 Fdefine region DATA3_region  = mem:[from m_data3_start to m_data3_end-__size_cstack__];
  l  c9 j" p3 ?: mdefine region QACODE_region = mem:[from m_qacode_start to m_qacode_end];
6 u. q5 H" n, @. q9 Odefine block RW            { first readwrite, section m_usb_dma_init_data };
, L+ h' H0 B; Vdefine block QACCESS_CODE  { section CodeQuickAccess };
$ x$ Y. |4 k3 Q5 R3 Y" einitialize by copy         { readwrite, section .textrw, section CodeQuickAccess };
# K9 ?3 h7 _# t* @* d6 c$ B& lplace in DATA3_region                  { block RW };
$ ~. {% l! ^6 M! @$ }0 J1 v2 Kplace in QACODE_region                 { block QACCESS_CODE };
编译链接 hello_world_demo_cm7.ewp 工程，然后查看其映射文件（hello_world_demo_cm7.map）找到跟 UpdateSemcClock() 函数相关的内容如下，显然这是符合预期的。这里特别注意一下，CodeQuickAccess 的类别显示的是 inited，表明其不是常见的 ro code，而是经过重定向的，而且 UpdateSemcClock() 函数所在 clock_config.o 里包含了 60个字节的 rw code。
* F4 S( s4 n/ D9 L*******************************************************************************
*** PLACEMENT SUMMARY
# \+ A! B/ _9 |  Q9 S' N***
define block QACCESS_CODE { section CodeQuickAccess };
% H( b* |4 i5 w% ~3 ~. A/ x2 \1 G"P7":  place in [from 0x0 to 0x3'ffff] { block QACCESS_CODE };
  Section              Kind         Address      Size  Object
  -------              ----         -------      ----  ------
"P7":                                            0x3c
  QACCESS_CODE                          0x0      0x3c  [B]
    QACCESS_CODE-1                      0x0      0x3c  [I]
      CodeQuickAccess  inited           0x0      0x3c  clock_config.o [1]
4 L) K5 _! D2 T3 L: T$ U  T                                     - 0x3c      0x3c
* W& O% n0 o' E$ O+ P, B9 U. ~*******************************************************************************
*** MODULE SUMMARY
***
2 l# C- c+ ?6 Y7 M6 ?! D; [2 s    Module                              ro code  rw code  ro data  rw data
    ------                              -------  -------  -------  -------
, H* x, _" r( n$ K  \; f    clock_config.o                        2'644       60      844
" }( V5 B3 r7 Q( H1 d, Y, |*******************************************************************************
2 H) w, Q, s" C3 w1 i*** ENTRY LIST
  ^/ z6 \& z% @( f6 ^***
    Entry                       Address   Size  Type      Object
: ~6 c! m3 ], d+ s    ----                       -------   ----  ----      ------
    UpdateSemcClock                 0x1   0x3c  Code  Gb  clock_config.o [1]
" H. `2 `' u$ `1 s: o! G二、引出RT-Thread下函数重定向失效问题现在来看 RT-Thread 工程，也是一个简单的 hello world（具体工程略去不表），其中 i.MXRT1170 芯片 BSP 部分直接来自于官方 SDK，链接文件也与 SDK 里一致，但是编译链接工程后查看其映射文件，发现跟 UpdateSemcClock() 函数相关的内容如下，CodeQuickAccess 的类别显示的是 ro code， UpdateSemcClock() 函数所在 clock_config.o 里干脆连 rw code 都没有。显然函数重定向失效了，链接文件里 initialize by copy { section CodeQuickAccess }; 语句没起作用，这显然就是一个分散链接而已。
. v( ^9 W' Y6 @6 _*******************************************************************************
*** PLACEMENT SUMMARY
4 D0 |5 I- a! V, p% ?/ Y. @***
define block QACCESS_CODE { section CodeQuickAccess };
"P7":  place in [from 0x0 to 0x3'ffff] { block QACCESS_CODE };
+ V8 b0 v) G: V  Section              Kind         Address    Size  Object
6 F+ ^" k/ p- p8 z  {  -------              ----         -------    ----  ------
6 ~) w3 j, w" o- I+ a: h9 H"P7":                                          0x3c
  QACCESS_CODE                          0x0    0x3c  [B]
% d% A5 _. e# K    CodeQuickAccess    ro code          0x0    0x3c  clock_config.o [4]
0 \3 I5 F  R9 M0 J; B                                     - 0x3c    0x3c
; r0 N  `' L/ Z. e& o*******************************************************************************
*** MODULE SUMMARY
5 j' N" Q8 C1 W5 |$ P***
& h0 u# H% x" ?8 `* E7 C    Module                              ro code  ro data  rw data
2 s6 H3 M: ^/ f. t; D" Y, g    ------                              -------  -------  -------
    clock_config.o                        2'768      784
*******************************************************************************
*** ENTRY LIST
***
    Entry                       Address   Size  Type      Object
' p( M/ i5 Q: |    ----                       -------   ----  ----      ------
    UpdateSemcClock                 0x1    0x3c  Code  Gb  clock_config.o [4]
& k- P* q2 o0 `, a5 `三、RT-Thread下函数重定向失效分析第一节里 SDK 裸机环境下函数重定向做法不会失效，RT-Thread 环境下同样的做法就失效了，难道 IAR 对 RTOS 支持不友好？但是痞子衡在 \SDK_2.11.0_MIMXRT1170-EVK\boards\evkmimxrt1170\rtos_examples\freertos_hello 下做了相同实验，FreeRTOS 下这种函数重定向方式也是没有问题的（FreeRTOS 内核启动是在 main() 里），所以这个问题主要跟 RT-Thread 内核代码结构设计有关。
经过裸机工程、RT-Thread 工程、FreeRTOS 工程三者对比，痞子衡找到了问题所在。RT-Thread 内核启动是在 /src/components.c 文件中的 __low_level_init() 函数里，而这个 __low_level_init() 函数本应是 IAR 入口函数 __iar_program_start() 中的一部分（IAR 系统库里有一个内置 PUBWEAK 版本），但是 RT-Thread 重实现了这个 __low_level_init() 函数，很不幸的是 IAR 链接器对于自定义段的函数重定向认定与原内置 __low_level_init() 函数设计有某种内在关联。

RT-Thread 代码：https://gitee.com/rtthread/rt-thread/blob/gitee_master/src/components.c