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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...* L" e' F7 J! l6 W* m$ S: X, W
  2. Program Size: Code=48008 RO-data=5660 RW-data=604 ZI-data=21243 K3 j  A7 d! s; n/ i# b8 a4 v
  3. After Build - User command \#1: fromelf --bin.\\build\\rtthread-stm32.axf--output rtthread.bin
    6 b- f& ]3 A0 n" `
  4. ".\\build\\rtthread-stm32.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).6 X: u, E' l& W6 Z* G1 n) F
  5. Build Time Elapsed: 00:00:07
复制代码

' E1 X' ~; ?: o# P; G- H. F
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)' o- t7 y, d0 E2 g5 f4 ^# [
  2. Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2728 ( 2.66kB)" q- T8 P8 D9 A" H9 @, t: l
  3. Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 53780 ( 52.52kB)
复制代码

: c7 d- ^% R- I( ]/ B2 E: L
    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
4 ^; Y- H# L% ~% @7 c+ A, V! N
4 ^+ K: b; M1 W3 K# S
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;  G/ e+ J6 |% N! [
  2. msg_ptr = (rt_uint8_t*) rt_malloc (128);" t( T0 Y7 i2 k% U4 A
  3. rt_memset(msg_ptr, 0, 128);
复制代码

& z1 m3 _- _: c
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>
    ( q( R6 J1 i' x) V
  2. + s+ W" t4 K# Y- }/ X
  3. const static rt_uint32_t sensor_enable = 0x000000FE;4 l- g7 O2 A$ _) j$ ^; @* Q
  4. rt_uint32_t sensor_value;
    ) ?. H2 j: N. L: l  j# P
  5. rt_bool_t sensor_inited = RT_FALSE;, Q9 x# B; k1 R# q9 k
  6. ( ^( w9 c# a% p' G" `3 j7 i
  7. void sensor_init()$ o5 ?1 a7 P! Z
  8. {  G  @2 u) U  r
  9.      /* ... *// c; I& a5 g3 i$ W) t6 z% i
  10. }
复制代码
8 g% ~, D: C- z: l6 P3 d

5 f  x/ J) h9 w+ E* K) B! O, j9 }
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。
2 w! T+ H' n; U2 t2 S1 r5 }/ M
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