ARM裸機啟動代碼分析：start.S BSS段清零與鏈接腳本詳解

start.S 核心流程

ARM 裸機啟動代碼（`start.S`）執行順序：

1. 異常向量表：`_start` 處設置分支指令跳轉至 `reset`，其他異常預留處理函數地址
2. Reset 處理：
   • 保存現場（`push {fp, ip, lr, pc}`）
   • 設置幀指針 `fp`
   • 調用 `clr_bss` 清零 BSS 段
   • 調用 `entry` 進入 C 主函數
   • 棧空間預留（多次 `sub sp`）並恢復現場返回
3. 中斷處理框架：SVC、IRQ、FIQ 等異常入口保存上下文、調用 C 處理函數、恢復返回
4. BSS 清零實現（`clr_bss`）：

   clr_bss:
       ldr r0, _bss_start    @ __bss_start 地址
       ldr r1, _bss_end      @ __bss_end 地址
       mov r2, #0
   forclrbss:
       cmp r0, r1
       bge endclrbss
       strb r2, [r0], #1     @ 逐字節清零，後增寻址
       b forclrbss
   endclrbss:
       ...

鏈接腳本 ld.lds 關鍵定義

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)

SECTIONS {
    . = 0x40008000;           @ 載入地址

    .text : {
        start.o(.text);       @ 啟動代碼優先
        *(.text);             @ 其餘代碼段
    }

    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data); }     @ 已初始化全局/靜態變量

    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;          @ BSS 起始標記（關鍵符號）
    .bss : { *(.bss); }       @ 未初始化全局/靜態變量
    __bss_end = .;            @ BSS 結束標記
}

關鍵符號關聯

為什麼必須清零 BSS？

C 標準規定：靜態存儲期變量未顯式初始化時，默認初始化為 0。鏈接器不為 BSS 分配文件空間（僅記錄大小），加載器也不保證內存為零，因此啟動代碼必須在進入 `main` 前將 `__bss_start` 到 `__bss_end` 區間清零。

常見問題排查

• 全局變量非零：檢查 `clr_bss` 是否被調用、地址符號是否匹配、鏈接腳本 BSS 定義是否正確
• 大端/小端不匹配：`OUTPUT_FORMAT` 需與目標 CPU 一致
• 棧溢出：啟動代碼預留棧空間（示例中連續 `sub sp` 共 1KB）需滿足中斷嵌套深度