resource-optimization-lowend

资源优化（低端系统）

用途

指导 Agent 在资源受限设备上优化 Flash 和 RAM：编译器体积标志、链接器映射分析、栈使用量测量、死代码消除，以及体积与速度之间的权衡，适用于裸机和小型 RTOS 映像。

适用场景

• 固件超出 Flash 预算
• 仅在生产环境中发生栈溢出
• 在 MCU 上选择 -Os 还是 -O2
• 查找意外增长的 .rodata 或 .bss

工作流

1. 体积测量工具链

arm-none-eabi-size -A firmware.elf
arm-none-eabi-objdump -h firmware.elf
nm --size-sort -S firmware.elf | tail -20

2. 链接器映射文件

/* linker.ld */
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm")
ENTRY(Reset_Handler)

SECTIONS
{
  /* ... */
}

/* Generate map */
/* gcc ... -Wl,-Map=firmware.map */

grep -E '\.text|\.rodata|\.data|\.bss' firmware.map | head

找出体积最大的符号和意外引入的库。

3. 编译器标志

标志	效果
-Os	优先优化体积
-ffunction-sections -fdata-sections	按符号划分段
-Wl,--gc-sections	移除未使用的段
-flto	跨 TU 消除死代码
-specs=nano.specs	更小的 newlib（GCC ARM）

CFLAGS += -Os -ffunction-sections -fdata-sections
LDFLAGS += -Wl,--gc-sections -Wl,--print-memory-usage

4. 栈分析

# Static (if built with -fstack-usage)
find . -name '*.su' -exec cat {} \;

# Linker stack symbol
grep _estack firmware.map

运行时：用模式（0xDEADBEEF）填充栈，运行测试，然后扫描栈使用高水位。FreeRTOS：uxTaskGetStackHighWaterMark。

5. RAM 类别

段	策略
.bss	缩小缓冲区；使用池分配器
.data	将常量移至 Flash（const → .rodata）
堆	避免使用 malloc；使用固定大小的池
栈	减少嵌套；缩小 ISR 栈

6. 体积与速度的取舍

Hot path in ISR or 1 kHz loop?
├── Yes → -O2 for that file (#pragma GCC optimize)
└── No  → -Os globally

7. Agent 用法

/resource-optimization-lowend Find top 10 flash consumers in firmware.map and suggest -gc-sections fixes

常见问题

现象	原因	修复方法
printf 引入 20+ KB	使用完整的 newlib printf	重定向 _write；使用精简版 printf
--gc-sections 导致 IRQ 出错	段被回收	在链接器脚本中使用 KEEP()
栈在运行较长时间后溢出	调用层级深且 IRQ 嵌套	测量硬件栈；增大 _estack
RAM 占用为零但 ELF 很大	.data 未加载	检查 VMA/LMA
LTO 链接失败	混用了不同编译器版本	所有对象都使用相同的 GCC

相关技能

• skills/embedded/linker-scripts — MEMORY/段布局
• skills/baremetal/baremetal-startup — 栈符号
• skills/baremetal/low-power-embedded — RAM 保留
• skills/compilers/gcc — 优化标志
• skills/rust/rust-no-std — 嵌入式 Rust 体积模式