《嵌入式软件的时间分析》读书活动：1 第一章读书笔记-基础知识
本帖最后由 hehung 于 2024-6-25 08:49 编辑<p id="ud63e094b">第一章讲解的是基础知识，这部分知识是每个嵌入式软件工程师都应该了解，子章节如下：</p>
<p id="uc67f5fc5">1.1 实时系统<br />
1.2 阶段性的软件开发模型——V-Model<br />
1.3 编译过程：从模型到可执行文件<br />
- 1.3.1 基于模型的软件开发和代码生成<br />
- 1.3.2 C 预编译器<br />
- 1.3.3 C 编译器<br />
- 1.3.4 编译器执行的代码优化<br />
- 1.3.5 汇编器<br />
- 1.3.6 链接器<br />
- 1.3.7 定位器<br />
- 1.3.8 链接脚本<br />
- 1.3.9 调试器<br />
1.4 总结</p>
<h1 data-lake-index-type="2" id="YOYvE">1. 实时系统</h1>
<p id="u3ee53443">很简短的一个章节，说明了实时系统的定义。简而言之就是能够保证时间需求的系统，任何情况下都符合时间需求。</p>
<h1 data-lake-index-type="2" id="yKHvd">2. V模型</h1>
<p id="ua5e49a09">V模型在汽车行业很常见，功能安全要求必须符合V模块开发。</p>
<p id="u0c53e101">V模型图示如下，项目一般都是现有抽象的需求，根据需求拆解出设计（架构设计，详细设计），然后才是代码的实现以及集成测试，然后是模块测试（单元测试），最后是系统级测试。</p>
<div style="text-align: center;"></div>
<h1 data-lake-index-type="2" id="YjqSk">3. 编译过程</h1>
<p id="u81575696">这一章节对于嵌入式软件开发人员尤其重要，能够学习到一些编译原理相关的知识。</p>
<p id="ubd6644a9">下图展示了编译以及链接过程，我们平时写的C语言代码最终会生成机器码，由机器执行，从C语言代码编程机器码会经过如下几个过程：预编译 -> 编译 -> 汇编 -> 链接 -> 定位，每个流程都有一个单独的工具来实现，只不过我们平时使用的IDE帮我们做了这些事情，实现了一健操作。</p>
<div style="text-align: center;"></div>
<ul>
<li data-lake-index-type="0" id="u464bc156">预编译过程：预编译会处理所有的预编译指令，比如 #define, #include, #if, #else, #endif... ，此过程会将所有的宏进行替换，读取#include包含的全部文件，然后从条件变异种删除不满足的代码；</li>
<li data-lake-index-type="0" id="u78156fb0">编译过程：预编译的输出会传输给编译器，由编译器生成特定处理器的机器码（汇编代码），此过程并不会定义函数、便来那个、跳转地址等存储地址，只会以符号的形式存储；</li>
<li data-lake-index-type="0" id="u15d56eaf">汇编过程：汇编器将将编译之后的程序代码转换为二进制代码，即目标文件。该过程也不会定义函数、变量、跳转地址；</li>
<li data-lake-index-type="0" id="u99f93e62">链接过程：链接器将汇编出来的目标文件整合到一个将要完成的程序中，只是仍然没有具体地址。链接过程也会整合一些外部引用库文件，比如.a或者.lib的函数库文件。链接过程也会解析使用到的所有符号（比如函数），会在整合的所有对象中搜索符号，如果搜索到了，则会解析对该符号的引用，如果整合文件中没找到，则会在包含的库文件中查找。如果所有地方都没有搜索到，则会提示“unresolved external <symbolname>”；如果在多个目标文件中都搜索到了，则会提示“redefinieiton of symbol <symbolname>”；</li>
<li data-lake-index-type="0" id="u09c1cdaa">定位过程：定位器就是为每一个符号的存储地址进行分配，定位器的输出文件是可执行文件（一般为hex、s19、elf等），一般开发工具中，都将定位器和链接器合并了，统称为链接器。一般工具还可以创建一个map文件，其中包含所有符号的存储位置列表，方便程序员查看。</li>
</ul>
<h1 data-lake-index-type="2" id="no7Bo">4. 链接脚本</h1>
<p id="u7f1b3014">1.3.8章节讲解了链接脚本，但是比较基础，通过该章节并不能掌握链接相关知识，只能说做一个初学者的入门，不同的编译器的链接脚本的语法都不一定相同，但是基本原理都是类似的。</p>
<p id="ubcfce897">链接器一般都是和定位器做到一起的，用于将汇编后的代码分配具体的执行位置，使代码能够在单片机上运行。感兴趣的小伙伴可以自行找到GNU或者其他编译器的链接文档学习。</p>
<h1 data-lake-index-type="2" id="Xy1fL">5. 调试器</h1>
<p id="ucf3b8c42">调试器不属于编译系统的工具链，用来调试器有助于开发人员快速定位问题以及解决问题。</p>
<p id="u57b2aa80">调试器一般可以读取可执行文件（GNU生成的是elf，其他编译器有不同的格式，但一般都提供工具转换成ELF格式），还可以加载源代码，可以逐步指令的让处理器执行代码，并显示每一步在程序中的位置。此外，开发人员也可以看到变量和寄存器的内容。</p>
<p id="u539d1d64">调试器的运行一般都是访问ELF中的调试信息，一般都是DWARF格式保存的，其中保存了每个存储地址的源文件和行号。</p>
<p id="u1add7466">用好调试器也必须结合具体的编译器，需要到编译器的指南文档中进一步学习，本书该章节只是一个入门讲解。</p>
<h1 data-lake-index-type="2" id="OLTQ7">6. 总结</h1>
<p id="u5fb5b44c">该章节基本上算的上是一个入门讲解，嵌入式开发人员都应当了解，对于调试器，应该熟练掌握，因为没有任何一个程序员可以保证自己开发的代码没有bug，所以就需要借助调试器来解决定位这些bug，并解决这些bug。</p>
<p>调试器虽然不属于编译系统的工具链，但可以用来调试器有助于开发人员快速定位问题以及解决问题，比较方便</p>
<p>汽车是那么喜欢V模型，喜欢得有点让人恶心</p>
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