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【经验分享】STM32程序内存分布

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-17 21:38
一般 MCU 包含的存储空间有:片内 Flash 与片内 RAM,RAM 相当于内存,Flash 相当于硬盘。编译器会将一个程序分类为好几个部分,分别存储在 MCU 不同的存储区。
Keil 工程在编译完之后,会有相应的程序所占用的空间提示信息,如下所示:
  1. linking...
    # P: q% }& c0 R0 }, h
  2. Program Size: Code=48008 RO-data=5660 RW-data=604 ZI-data=2124
      f* s0 M# q: ]5 ]
  3. After Build - User command \#1: fromelf --bin.\\build\\rtthread-stm32.axf--output rtthread.bin( }* L" _5 t  M2 G# |* A
  4. ".\\build\\rtthread-stm32.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
    4 m* w' J$ c; T( x+ `. y
  5. Build Time Elapsed: 00:00:07
复制代码

8 M5 F9 \" l0 }' m
上面提到的 Program Size 包含以下几个部分:
    1)Code: 代码段,存放程序的代码部分
    2)RO-data:只读数据段, 存放程序中定义的常量;
    3)RW-data: 读写数据段,存放初始化为非0值的全局变量
    4)ZI-data: 零数据段,存放未初始化的全局变量及初始化为0的变量;
编译完工程会生成一个. map 的文件,该文件说明了各个函数占用的尺寸和地址,在文件的最后几行也说明了上面几个字段的关系:
  1. Total RO Size (Code + RO Data) 53668 ( 52.41kB)
    ) _9 ]& O$ S8 }; S
  2. Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2728 ( 2.66kB)/ g. e, B& N& p- ^' _$ m
  3. Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 53780 ( 52.52kB)
复制代码

' W7 s7 {9 Z1 V" L3 [1 ~  `
    1) RO Size 包含了 Code 及 RO-data,表示程序占用Flash空间的大小
    2)RW Size 包含了RW-data及ZI-data,表示运行时占用的RAM的大小
    3)ROM Size 包含了Code, RO Data以及RW Data, 表示烧写程序所占用的Flash空间的大小
       程序运行之前,需要有文件实体被烧录到 STM32 的 Flash 中,一般是 bin 或者 hex 文件,该被烧录文件称为可执行映像文件。如图 3-3 中左图所示,是可执行映像文件烧录到 STM32 后的内存分布,它包含 RO 段和 RW 段两个部分:其中 RO 段中保存了 Code、RO-data 的数据,RW 段保存了 RW-data 的数据,由于 ZI-data 都是 0,所以未包含在映像文件中。
       STM32 在上电启动之后默认从 Flash 启动,启动之后会将 RW 段中的 RW-data(初始化的全局变量)搬运到 RAM 中,但不会搬运 RO 段,即 CPU 的执行代码从 Flash 中读取,另外根据编译器给出的 ZI 地址和大小分配出 ZI 段,并将这块 RAM 区域清零
1565092-20191130230439746-167047464.png + \3 X) n- U, J) c6 Z
- B7 b6 X, f8 a* i. F
其中动态内存堆为未使用的 RAM 空间,应用程序申请和释放的内存块都来自该空间。
如下面的例子:
  1. rt_uint8_t* msg_ptr;
    7 A. L- U8 Q# ?
  2. msg_ptr = (rt_uint8_t*) rt_malloc (128);/ S- m; a+ F# ?4 g7 h
  3. rt_memset(msg_ptr, 0, 128);
复制代码

, [: Y, S4 ?% v; @/ O
代码中的 msg_ptr 指针指向的 128 字节内存空间位于动态内存堆空间中。
而一些全局变量则是存放于 RW 段和 ZI 段中,RW 段存放的是具有初始值的全局变量(而常量形式的全局变量则放置在 RO 段中,是只读属性的),ZI 段存放的系统未初始化的全局变量,如下面的例子:
  1. #include <rtthread.h>
    2 v/ h3 g. s& m( \

  2. ' v9 H. [6 @; N) A# F
  3. const static rt_uint32_t sensor_enable = 0x000000FE;
    # o' C4 E/ Z, `: @( D; b, O$ O
  4. rt_uint32_t sensor_value;/ l2 z8 y3 d) T$ [
  5. rt_bool_t sensor_inited = RT_FALSE;
    & U4 E, K! i) D0 \+ e! O0 u
  6. , B+ t9 d) q& R
  7. void sensor_init()1 k( a- S' Z6 r
  8. {
    * L! n! J2 |! p  L: d3 `
  9.      /* ... */
    ! F0 _) O9 E: U# c! N7 z5 R
  10. }
复制代码

2 D9 z  e& {0 M
" f/ ?1 h: P9 l* x) M
sensor_value 存放在 ZI 段中,系统启动后会自动初始化成零(由用户程序或编译器提供的一些库函数初始化成零)。sensor_inited 变量则存放在 RW 段中,而 sensor_enable 存放在 RO 段中。
7 c0 h0 T" ^2 e" M! }2 d0 ~
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