GCC链接脚本如何实现.bss段自动拆分到两块不连续SRAM区域

核心实现原理 #

GNU Binutils 2.36及以上版本新增了非连续内存区域段分配支持，允许链接器自动将单个逻辑段的内容优先分配到指定内存区域，容量不足时自动溢出到其他指定内存区域，无需人工拆分变量或目标文件。

步骤1：配置链接脚本MEMORY区域 #

首先在链接脚本中按优先级顺序定义两块SRAM内存区域，优先分配的小容量SRAM放在前面：

MEMORY
{
  /* 16KB SRAM 放前面，优先分配BSS内容 */
  SRAM1 (rw!x) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 16K
  /* 96KB SRAM 作为溢出存储区域 */
  SRAM2 (rw!x) : ORIGIN = 0x20040000, LENGTH = 96K
}

步骤2：编写自动溢出的BSS段定义 #

在链接脚本的段定义部分，按如下方式配置BSS段：

SECTIONS
{
  /* 其他段（.text、.data等）定义保持不变 */

  .bss (NOLOAD) ALIGN(4) :
  {
    __bss_sram1_start = .;
    /* 匹配所有BSS类型变量 */
    *(.bss .bss.* .gnu.linkonce.b.*)
    *(COMMON)
    . = ALIGN(4);
    __bss_sram1_end = .;
  } > SRAM1

  .bss (NOLOAD) ALIGN(4) :
  {
    __bss_sram2_start = .;
    /* 自动匹配SRAM1放不下的剩余BSS变量 */
    *(.bss .bss.* .gnu.linkonce.b.*)
    *(COMMON)
    . = ALIGN(4);
    __bss_sram2_end = .;
  } > SRAM2

  /* 其他段定义保持不变 */
}

步骤3：添加必要链接参数 #

在编译链接选项中添加以下参数，开启非连续段分配支持：
-Wl,--enable-non-contiguous-regions -Wl,--sort-section=alignment

• --enable-non-contiguous-regions：允许单个逻辑段分布在多个不连续的内存区域
• --sort-section=alignment：按变量对齐值从小到大排序分配，最大化内存利用率，减少碎片

步骤4：修改启动代码BSS清零逻辑 #

由于BSS段现在分布在两个不连续的内存区域，需要修改启动代码中的BSS清零逻辑，分别清零两个区域的BSS内容：

#include <stdint.h>

/* 链接脚本导出的符号 */
extern uint8_t __bss_sram1_start[];
extern uint8_t __bss_sram1_end[];
extern uint8_t __bss_sram2_start[];
extern uint8_t __bss_sram2_end[];

void bss_init(void)
{
  /* 清零SRAM1区域的BSS */
  for (uint8_t *p = __bss_sram1_start; p < __bss_sram1_end; p++) {
    *p = 0;
  }
  /* 清零SRAM2区域的BSS */
  for (uint8_t *p = __bss_sram2_start; p < __bss_sram2_end; p++) {
    *p = 0;
  }
}

兼容性说明 #

如果使用的Binutils版本低于2.36，原生不支持自动溢出分配，建议升级Binutils到2.36或以上版本即可直接使用上述方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ckain