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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...! u0 g5 K7 F; ]3 o& o
  2. Program Size: Code=48008 RO-data=5660 RW-data=604 ZI-data=2124
    ( V0 ~. [5 |5 ]  w+ a5 P
  3. After Build - User command \#1: fromelf --bin.\\build\\rtthread-stm32.axf--output rtthread.bin8 I4 F2 I1 J- D, y
  4. ".\\build\\rtthread-stm32.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
    % C: [0 n1 ^% U  b/ p: q7 L
  5. Build Time Elapsed: 00:00:07
复制代码

( ?$ N/ A' z: g" a8 _; j
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)0 R7 \- B  ~, i3 s
  2. Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2728 ( 2.66kB)
    0 D( j  n* V- D% o$ i
  3. Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 53780 ( 52.52kB)
复制代码
, G: c3 j: z5 G4 E1 a/ S
    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 $ J: i1 @) W( e9 e

( E, W+ M9 Q- O- i5 x, I
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;) l+ j' x$ V' b& i# V
  2. msg_ptr = (rt_uint8_t*) rt_malloc (128);4 s& g( T5 ?2 T' A4 G2 R/ O
  3. rt_memset(msg_ptr, 0, 128);
复制代码

! v4 Y, ]: K9 L9 N
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>0 i6 u; K: Q' W- J' r1 v9 j
  2. 4 ~6 O7 j7 s9 y/ J2 W
  3. const static rt_uint32_t sensor_enable = 0x000000FE;
    + ?! m+ T8 B! B, t5 C! l9 L
  4. rt_uint32_t sensor_value;
    7 y  R1 G3 c8 f6 \& x* b
  5. rt_bool_t sensor_inited = RT_FALSE;
    " Z' f# h' d' u# \& A2 v

  6. , p0 z& ^; v( K( N" @; G: r, Q9 i
  7. void sensor_init()
    # }+ z5 f6 c5 A$ \- E8 a9 a
  8. {
    " d8 Y% p5 v. [! q3 B* ?
  9.      /* ... */
    % r/ S" E+ a% C1 e
  10. }
复制代码

1 j" D* x9 B7 E! o8 p$ B; A9 f2 \' n+ X% O- m8 L  z% y
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。

% e- ^( ]! {; p2 {9 o1 V
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