임베디드 스터디 - ELF 포맷

.ELF 파일

• 메모리 메타데이터가 추가된 바이너리 파일
  • 섹션 : .text, .bss, .rodata 같이 데이터 형태로 구분하는 구역 단위
  • 세그먼트 : Flash, RAM 메모리에 섹션 데이터를 실제로 올릴 때 묶는 단위

┌─────────────────────┐
│   ELF Header        │  ← "나는 ELF다, 32/64bit, ARM, 진입점 주소는 여기"
├─────────────────────┤
│   Sections          │  ← .text / .data / .bss / .rodata 실제 내용
├─────────────────────┤
│   Program Headers   │  ← "이 섹션들을 메모리 어디에 올려라" (세그먼트)
└─────────────────────┘

• 펌웨어를 구울 때 .elf을 .bin이나 .hex로 변환하여 굽는다.
  • 메모리는 .elf 파일의 메타데이터를 읽지 못한다.

.elf → .bin   : 메타데이터 전부 제거, 순수 바이트만
                주소 정보가 없으므로 굽는 시작주소를 별도 지정 필요

.elf → .hex   : 메타데이터 제거 + 주소 정보는 인코딩해서 포함
                (Intel HEX 포맷 — 주소+데이터 한 파일에)

binutils

• .elf파일 분석용으로 사용됨

objdump -d firmware.elf   # 역어셈블
nm firmware.elf           # 심볼 목록
readelf -a firmware.elf   # ELF 전체 정보
size firmware.elf         # 섹션별 크기
objcopy -O binary firmware.elf firmware.bin  # 변환

objdump

• .elf 파일을 기계어에서 다시 어셈블리어로 변환함
  • 코드가 의도대로 컴파일됐는지 확인하는 용도

    00000000 <main>:
     0:   push    {r7, lr}
     2:   sub     sp, #8
     4:   movs    r3, #5
     6:   str     r3, [sp, #4]    ; sensor_count = 5
     8:   bl      0x1c <read_sensor>
     c:   movs    r0, #0
     e:   pop     {r7, pc}
    

nm

• 심볼(함수, 변수) 목록과 주소
  • 메모리 최적화를 위한 데이터 분석용

    20000000 B error_count       ← B = .bss (RAM)
    20000004 D sensor_count      ← D = .data (RAM)
    08000100 T main              ← T = .text (Flash)
    08000200 T read_sensor
    08000050 R FIRMWARE_VERSION  ← R = .rodata (Flash)
    

readelf -a

• .elf 파일 헤더, 섹션, 세그먼트 확인

ELF Header:
  Machine: ARM
  Entry point: 0x08000000
  
Section Headers:
  [Nr] Name    Type    Addr        Size
  [ 1] .text   PROGBITS 08000000  0x8000
  [ 2] .data   PROGBITS 20000000  0x0400
  [ 3] .bss    NOBITS   20000400  0x1000

Program Headers (Segments):
  LOAD: 0x08000000  FileSiz: 0x8400  MemSiz: 0x8400  Flags: R E
  LOAD: 0x20000000  FileSiz: 0x0400  MemSiz: 0x1400  Flags: RW

size

• 섹션별 크기
  • Flash/RAM 사용량 체크용
  • Flash = .text + .data
  • RAM = .data + .bss

text    data     bss     dec     hex filename
  32768    1024    4096   37888    9400 firmware.elf

objcopy

• 파일 변환

$ objcopy -O binary firmware.elf firmware.bin
$ ls -la firmware.bin
-rw-r--r-- 1 user 33792 firmware.bin   # .text + .data 크기