ARM M4处理器下编译链接位置无关代码（PIC）的问题咨询

首先要明确：你目前用-fPIC和--pic-executable的方向是错的——这些选项是为**带动态链接器的操作系统（比如Linux）**设计的，而Cortex-M4裸机环境根本没有动态链接器，自然会出现.hash这类动态链接专属段的报错，同时也会打乱裸机程序的段结构，导致ROM到RAM的拷贝失败。

裸机环境下位置无关代码的正确思路 #

Cortex-M4的指令集本身支持相对寻址（比如BL相对跳转、LDR相对加载），我们不需要依赖GOT/PLT这类动态链接机制，只需要生成裸机适配的位置无关可执行程序即可。

正确的编译与链接配置步骤 #

1. 调整编译选项

完全去掉-fPIC和--pic-executable，改用裸机专用的位置无关编译参数：

# 基础M4指令集配置
-mthumb -mcpu=cortex-m4
# 生成位置无关可执行程序（裸机场景首选，比-fpic更适配）
-fpie
# 可选：强制所有数据访问使用相对寻址
-mno-unaligned-access -ffunction-sections -fdata-sections

-fpie会让编译器生成仅依赖相对寻址的代码，不会引入动态链接相关的段。

2. 修复链接脚本

你之前的链接脚本错误地加入了.got*、.plt这类动态链接段，裸机程序根本不需要这些。以下是适配自更新Bootloader的简化版链接脚本示例：

MEMORY
{
  m_rom (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K  /* Bootloader的ROM起始地址 */
  m_ram (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 16K  /* RAM起始地址 */
}

SECTIONS
{
  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    __text_start = .;
    *(.vectors)       /* 中断向量表，必须放在ROM最开头 */
    *(.text)          /* 代码段 */
    *(.text*)         /* 扩展代码段 */
    *(.rodata)        /* 只读数据 */
    *(.rodata*)
    . = ALIGN(4);
    __text_end = .;
  } > m_rom

  .data : AT(__text_end)  /* .data的初始化数据存在ROM的__text_end位置 */
  {
    . = ALIGN(4);
    __data_ram_start = .;
    __data_rom_start = LOADADDR(.data);  /* 获取ROM中.data初始化数据的起始地址 */
    *(.data)             /* 可读写数据段 */
    *(.data*)
    . = ALIGN(4);
    __data_end = .;
  } > m_ram  /* .data运行时在RAM */

  .bss :
  {
    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;
    *(.bss)              /* 未初始化数据段 */
    *(.bss*)
    *(COMMON)
    . = ALIGN(4);
    __bss_end = .;
  } > m_ram
}

3. 修复ROM到RAM的拷贝逻辑

在Bootloader的启动代码（汇编或C）中，正确实现.data段的拷贝：

void copy_data_to_ram(void) {
    uint32_t *src = (uint32_t*)__data_rom_start;
    uint32_t *dest = (uint32_t*)__data_ram_start;
    while (dest < (uint32_t*)__data_end) {
        *dest++ = *src++;
    }
}

void clear_bss(void) {
    uint32_t *dest = (uint32_t*)__bss_start;
    while (dest < (uint32_t*)__bss_end) {
        *dest++ = 0;
    }
}

确保在进入main函数前调用这两个函数。

4. 自更新跳转的关键注意点

当你需要跳转到新的Bootloader/应用程序时，必须：

• 关闭所有中断（避免跳转后中断向量表不匹配导致崩溃）
• 重新设置栈指针为新程序的初始栈指针（从新程序向量表的第一个位置读取）
• 跳转到新程序的复位向量（向量表第二个位置）

示例代码：

typedef void (*reset_handler_t)(void);

void jump_to_new_bootloader(uint32_t new_boot_addr) {
    // 关闭全局中断
    __disable_irq();

    // 获取新程序的栈指针和复位函数地址
    volatile uint32_t new_sp = *(volatile uint32_t*)new_boot_addr;
    reset_handler_t new_reset = (reset_handler_t)*(volatile uint32_t*)(new_boot_addr + 4);

    // 设置主栈指针
    __set_MSP(new_sp);

    // 跳转到新程序的复位函数
    new_reset();
}

总结你的问题根源 #

1. 误用了针对动态链接的-fPIC和--pic-executable选项，导致链接器生成裸机环境不需要的动态链接段（如.hash），进而报错。
2. 链接脚本中错误加入.got*等段，打乱了.data段的初始化结构，导致ROM到RAM的拷贝失败。

按照上面的步骤调整后，就能生成正确的位置无关Bootloader，完成自更新流程。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Drewster