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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...
    / A6 |/ x. \  {# f4 {
  2. Program Size: Code=48008 RO-data=5660 RW-data=604 ZI-data=2124
    $ g1 ^  ~0 b: J' _' Y9 K- I- R
  3. After Build - User command \#1: fromelf --bin.\\build\\rtthread-stm32.axf--output rtthread.bin
    ' o. m0 i* c# x; m$ X, ?
  4. ".\\build\\rtthread-stm32.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).: Q1 ~* O( c$ L( ]
  5. Build Time Elapsed: 00:00:07
复制代码

6 }" u& X+ a8 e0 D0 p
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 A8 `8 {. q% d- c
  2. Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2728 ( 2.66kB)% {( l7 Q8 G7 W2 J: h; g, j1 F
  3. Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 53780 ( 52.52kB)
复制代码

5 x; h9 u+ E. b- G
    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
! T8 H" `$ M! `7 {5 E3 l7 n2 f9 ]/ H5 Q$ I) q
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;
    ! Y7 i" w/ `; G) v1 s4 f
  2. msg_ptr = (rt_uint8_t*) rt_malloc (128);
    ' r6 ^2 y# P. k1 n, y' R) o
  3. rt_memset(msg_ptr, 0, 128);
复制代码

+ E* l" w+ ?; A( Y% q9 k. t
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>
    & Q1 p; h" R5 L8 u& K
  2. 5 O5 C# x6 h9 [  u5 Y( Q' ?9 d6 d
  3. const static rt_uint32_t sensor_enable = 0x000000FE;
    ! y. H  K. T, m( h3 c
  4. rt_uint32_t sensor_value;9 I3 G; m' _& m+ }5 J
  5. rt_bool_t sensor_inited = RT_FALSE;
    * \" d! s) W  O2 S( l. R: X; B8 ]. [) K
  6. ( ?, K5 j$ M4 W; v& Q
  7. void sensor_init()- W. w# c( L! l8 k
  8. {
    4 b8 W% ]1 p3 M# H" T
  9.      /* ... */
    " z4 [) d5 ]5 V9 [; M$ l. J
  10. }
复制代码
  k* Y1 I. ~6 u0 x
  J4 t, y9 e& ]4 J# _
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。
5 k) [4 @, @, l) o& M
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