本文分析STM32单片机到底是如何软硬件结合的，分析单片机程序如何编译，运行。

软硬件结合
1 k; G: O' L' ^& m初学者，通常有一个困惑，就是为什么软件能控制硬件？就像当年的51，为什么只要写P1=0X55，就可以在IO口输出高低电平？要理清这个问题，先要认识一个概念：地址空间。

  ?' _* O* l2 O2 ?# J- O寻址空间
什么是地址空间呢？所谓的地址空间，就是PC指针的寻址范围，因此也叫寻址空间。

' o+ m7 S& J! Q/ V3 [! e$ m大家应该都知道，我们的电脑有32位系统和64位系统之分，为什么呢？因为32位系统，PC指针就是一个32位的二进制数，也就是0xffffffff，范围只有4G寻址空间。现在内存越来越大，4G根本不够，所以需要扩展，为了能访问超出4G范围的内存，就有了64位系统。STM32是多少位的？是32位的，因此PC指针也是32位，寻址空间也就是4G。
' m9 f! K9 E5 [1 [! c$ Q
我们来看看STM32的寻址空间是怎么样的。在数据手册《STM32F407_数据手册.pdf》中有一个图，这个图，就是STM32的寻址空间分配。所有的芯片，都会有这个图，名字基本上都是叫Memory map，用一个新芯片，就先看这个图。
5 B- X2 _+ P: i6 T- s! r& p

& N; a  a7 J; V/ U5 [# Y

9 B/ k5 F( x) o6 Y
最左边，8个block，每个block 512M，总共就是4G，也就是芯片的寻址空间。
, o. ^" v- f- V0 R) m; X. c9 x
' k7 Y8 n# g/ C# f4 Kblock 0 里面有一段叫做FLASH，也就是内部FLASH，我们的程序就是下载到这个地方，起始地址是0X800 0000，大家注意，这个只有1M空间。现在STM32已经有2M flash的芯片了，超出1M的FLASH放在哪里呢？请自行查看对应的芯片手册。

. H: [# d% h. Y: S( v3 在block 1 内，有两段SRAM，总共128K，这个空间，也就是我们前面说的内存，存放程序使用的变量。如果需要，也可以把程序放到SRAM中运行。407不是有196K吗？

1 g* c! {' E) o+ k6 h! j( z其实407有196K内存，但是有64k并不是普通的SRAM，而是放在block 0 内的CCM。这两段区域不连续，而且，CCM只能内核使用，外设不能使用，例如DMA就不能用CCM内存，否则就死机。
3 b: F/ `* m! O  R. n3 R* J
block 2，是Peripherals，也就是外设空间。我们看右边，主要就是APB1/APB2、AHB1/AHB2，什么东西呢？回头再说。
9 `$ f# p) |, q5 k& M( m( h9 B
5 r0 {4 X, e5 t1 H! Xblock 3、block4、block5，是FSMC的空间，FSMC可以外扩SRAM，NAND FALSH，LCD等外设。

好的，我们分析了寻址空间，我们回过头看看，软件是如何控制硬件的。对于这个疑惑，也可以看此文：代码是如何控制硬件的？在IO口输出的例程中，我们配置IO口是调用库函数，我们看看库函数是怎么做的。

例如：
. r, v9 Q0 m8 w, _7 |9 U

1. GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3);

复制代码

( C. O" @2 s/ t# v# |, ]这个函数其实就是对一个变量赋值，对GPIOx这个结构体的成员BSRRL赋值。
+ ]( Z$ C! F: Q9 i7 v( s" W* h

1. void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
   * w3 P- Q/ `  E' D1 T# z6 [; ~% }7 I
2. {
   8 D) z8 }8 q  _
3. /* Check the parameters */
   
4. assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
   
5. assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
   + ~- G( \/ F# w+ j; k; }
6. 
   ; b% A* n3 B$ d. c
7. 
   $ {% I% [' j( E. Z' w# b
8. GPIOx->BSRRL = GPIO_Pin;
   ( z! F5 ]) Y5 E; m4 J
9. }

复制代码

assert_param:这个是断言，用于判断输入参数是否符合要求GPIOx是一个输入参数，是一个GPIO_TypeDef结构体指针，所以，要用->获取其成员

( K* n) O  m. e$ r/ D2 MGPIOx是我们传入的参数GPIOG，具体是啥？在stm32f4xx.h中有定义。

1. #define GPIOG               ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)

复制代码

GPIOG_BASE同样在文件中有定义，如下：
0 I% r, z0 H) a- C( C; a

1. /*!< Peripheral memory map */
   # N* k4 x5 p  {, _
2. #define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE
   
3. #define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00010000)
   
4. #define AHB1PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00020000)
   % C  g* F7 R& N* v/ R* g' k0 U
5. #define AHB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000000)

复制代码

再找找PERIPH_BASE的定义

1. #define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000)

复制代码

到这里，我们可以看出，操作IO口G，其实就是操作0X40000000+0X1800这个地址上的一个结构体里面的成员。说白了，就是操作了这个地方的寄存器。实质跟我们操作普通变量一样，就像下面的两句代码，区别就是变量i是SRAM空间地址，0X40000000+0X1800是外设空间地址。

1. u32 i;
   
2. i = 0x55aa55aa;

复制代码

/ Q2 v( g5 ^. }9 W8 b' h这个外设空间地址的寄存器是IO口硬件的一部分。关于如下图STM32的GPIO文章推荐：STM32中GPIO工作原理详解。如下图，左边的输出数据寄存器，就是我们操作的寄存器（内存、变量），它的地址就是0X40000000+0X1800+0x14.
. N4 Z8 H$ H! D0 Q% a- J8 d

& |; `) ?# X9 O7 x8 a, p" |
* b' J/ L8 C( L' q+ v( _控制其他外设也类似，就是将数据写到外设寄存器上，跟操作内存一样，就可控制外设了。
1 d- ~- `& n9 z% U, I( F
+ `' D, J( L8 {; j寄存器，其实应该是内存的统称，外设寄存器应该叫做特殊寄存器。慢慢的，所有人都把外设的叫做寄存器，其他的统称内存或RAM。寄存器为什么能控制硬件外设呢？因为，初略的说，一个寄存器的一个BIT，就是一个开关，开就是1，关就是0。通过这个电子开关去控制电路，从而控制外设硬件。
6 b: t3 F5 B& a) `
; r2 }8 i7 f* F: X7 \纯软件-包罗万象的小程序
4 W: p, K7 H" Z我们已经完成了串口和IO口的控制，但是我们仅仅知道了怎么用，对其他一无所知。程序怎么跑的？关于程序是怎么在单片机运行的，也可以看此视频：动画演示单片机是如何跑程序的。代码到底放在那里？内存又是怎么保存的？下面，我们通过一个简单的程序，学习嵌入式软件的基本要素。

分析启动代码
函数从哪里开始运行？
每个芯片都有复位功能，复位后，芯片的PC指针（一个寄存器，指示程序运行位置，对于多级流水线的芯片，PC可能跟真正执行的指令位置不一致，这里暂且认为一致）会复位到固定值，一般是0x00000000，在STM32中，复位到0X08000004。因此复位后运行的第一条代码就是0X08000004。前面我们不是拷贝了一个启动代码文件到工程吗？startup_stm32f40_41xxx.s，这个汇编文件为什么叫启动代码？因为里面的汇编程序，就是复位之后执行的程序。在文件中，有一段数据表，称为中断向量，里面保存了各个中断的执行地址。复位，也是一个中断。
5 n( W+ L1 T+ M7 `9 t, ^/ ?9 j
6 r9 O  [. n) U# G9 {0 C芯片复位时，芯片从中断表中将Reset_Handler这个值（函数指针）加载到PC指针，芯片就会执行Reset_Handler函数了。（一个函数入口就是一个指针）

1. ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
   
2.                 AREA    RESET, DATA, READONLY
   
3.                 EXPORT  __Vectors
   - h( o# ~2 A' h$ r
4.                 EXPORT  __Vectors_End
   . D: c, {0 f7 |) R- r
5.                 EXPORT  __Vectors_Size
   
6. 
   
7. __Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack
   
8.                 DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
   
9.                 DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
   / M6 w. o3 h3 s- J
10.                 DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
    
11.                 DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
    " o8 j# [+ ?: [8 t" \7 P# [
12.                 DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
    
13.                 DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler

复制代码

Reset_Handler函数，先执行SystemInit函数，这个函数在标准库内，主要是初始芯片时钟。然后跳到__main执行，__main函数是什么函数？
! k% ?4 k) ?2 _6 ?, f, c
8 n" e# }0 }  n. \( P7 [3 o; s0 S是我们在main.c中定义的main函数吗？后面我们再说这个问题。

8 h) g& L( g% J( M
芯片是怎么知道开始就执行启动代码的呢？或者说，我们如何把这个启动代码放到复位的位置？这就牵涉到一个一般情况下不关注的文件wujique.sct，这个文件在wujique\prj\Objects目录下，通常把这个文件叫做分散加载文件，编译工具在链接时，根据这个文件放置各个代码段和变量。

在MDK软件Options菜单Linker下有关于这个菜单的设置。

' C: X1 ^5 I! b5 S4 W: ?
7 V! l( Y. p  r2 N( Y6 T
把Use Memory Layout from Target Dialog前面的勾去掉，之前不可设置的框都可以设置了。点击Edit进行编辑。
& m1 ^8 x; \" q) U

0 R2 ]+ ~9 U, _* f; u* t7 M

在代码编辑框出现了分散加载文件内容，当前文件只有基本的内容。
5 x& S3 h7 z6 B# D2 c" c. C; c
其实这个文件功能很强大，通过修改这个文件可以配置程序的很多功能，例如：1 指定FLASH跟RAM的大小于起始位置，当我们把程序分成BOOT、CORE、APP，甚至进行驱动分离的时候，就可以用上了。2 指定函数与变量的位置，例如把函数加载到RAM中运行。

9 E9 Q; B2 i, q' w, f4 u- \# h

从这个基本的分散加载文件我们可以看出：
$ Z* B* C' w% i1 ~1 m% q8 m
第6行 ER_IROM1 0x08000000 0x00080000定义了ER_IROM1，也就是我们说的内部FLASH，从0x08000000开始，大小0x00080000。
) p1 X1 a- ?. p: n# L/ E
第7行.o (RESET, +First)从0x08000000开始，先放置一个.o文件， 并且用(RESET, +First)指定RESET块优先放置，RESET块是什么？请查看启动代码，中断向量就是一个AREA，名字叫RESET，属于READONLY。这样编译后，RESET块将放在0x08000000位置，也就是说，中断向量就放在这个地方。DCD是分配空间，4字节，第一个就是__initial_sp，第二个就是Reset_Handler函数指针。也就是说，最后编译后的程序，将Reset_Handler这个函数的指针（地址），放在0x800000+4的地方。所以芯片在复位的时候，就能找到复位函数Reset_Handler。
4 l$ j! f& A3 h: _
第8行 *(InRoot$$Sections)什么鬼？GOOGLE啊！回头再说。

第9行 .ANY (+RO)意思就是其他的所有RO，顺序往后放。就是说，其他代码，跟着启动代码后面。

第11行 RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000定义了RAM大小。
6 n8 C% g' [6 G2 P, f: _% k
第12行 .ANY (+RW +ZI)所有的RW ZI，全部放到RAM里面。RW,ZI，也就是变量，这一行指定了变量保存到什么地址。

分析用户代码
/ j! t% r5 M9 T- j( c; ?# u到此，基本启动过程已经分析完。下一步开始分析用户代码，就从main函数开始。

1 程序跳转到main函数后:RCC_GetClocksFreq获取RCC时钟频率；SysTick_Config配置SysTick，在这里打开了SysTick中断，10毫秒一次。Delay(5);延时50毫秒。

1. int main(void)
   
2. {
   
3.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   3 F* Z2 p: t4 E0 `, ^! m
4. 
   . T" i( Q& W) G4 @# H
5. /*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured,
   
6.        this is done through SystemInit() function which is called from startup
   5 e0 l  x3 f4 c" h
7.        files before to branch to application main.
   6 T- R0 d/ m! j7 z, D/ K
8.        To reconfigure the default setting of SystemInit() function,
   : _: l% [. i# V% E( ~
9.        refer to system_stm32f4xx.c file */
   7 {* Z+ ?4 r  w4 r
10. 
    
11.   /* SysTick end of count event each 10ms */
      r+ y" M  C) F% S
12.   RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
    
13.   SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 100);
    
14. 
    0 [2 ]: r+ j6 Y$ ?
15.   /* Add your application code here */
    9 e6 y6 ?- f+ `3 ]; x5 i/ ^9 N6 I
16.   /* Insert 50 ms delay */
    . A; X3 q& A4 |% S/ W- Z
17.   Delay(5);

复制代码

- h( C4 r4 h- y/ i" C2 初始化IO就不说了，进入while(1)，也就是一个死循环，嵌入式程序，都是一个死循环，否则就跑飞了。

1. /*初始化LED IO口*/
   
2. RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);
   
3. 
   
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3;
   ! [- [/ k& A" L: i
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
   ; b0 P: p0 [1 s: D8 `
6. 
   
7. GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
   " z. S( c: p0 V2 M4 Z; z
8. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
   & O5 H6 p+ i; N! ~
9. GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
   
10. GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);   
    # ~# B8 w$ Q; Q( I0 D9 u) C
11. 
    ! O$ Y8 m2 r( H( J! Y/ p6 [
12. /* Infinite loop */
    
13. mcu_uart_open(3);
    
14. while (1)
    + W+ y! D6 r/ i; ]: u  q
15. {
    
16.   GPIO_ResetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
    
17.   Delay(100);
    $ h! ]2 t3 W# |0 Y& f; J9 B7 c
18.   GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
    * v) q" k; k2 O; x7 H
19.   Delay(100);
    
20.   mcu_uart_test();
    : h7 _5 \  s1 F! Y
21. 
    
22.   TestFun(TestTmp2);
    ; c0 y9 s8 q4 \7 U" t& M% {
23. }

复制代码

3 在while(1)中调用TestFun函数，这个函数使用两个全局变量，两个局部变量。

1. /* Private functions ---------------------------------------------------------*/
   , v- d7 d- d1 M. t, `1 B1 y
2. u32 TestTmp1 = 5;//全局变量，初始化为5
   # f$ e* _# p7 {5 {' ?2 a
3. u32 TestTmp2;//全局变量，未初始化
   
4. 
   ( U( v. r# N' H( ]# X
5. const u32 TestTmp3[10] = {6,7,8,9,10,11,12,13,12,13};
   ! n: r) {1 \: S( d# _5 L
6. 
   
7. u8 TestFun(u32 x)//函数，带一个参数，并返回一个u8值
   
8. {
   
9. u8 test_tmp1 = 4;//局部变量，初始化
   
10. u8 test_tmp2;//局部变量，未初始化
    ' L1 m2 n& U- O
11. 
    6 W  i  u" U  j
12. static u8 test_tmp3 = 0;//静态局部变量
    
13. 
    
14. test_tmp3++;
    4 B( c- h& p6 n+ n* \$ r
15. 
    
16. test_tmp2 = x;
    
17. 
    / w2 ~* b# }; V1 D1 p/ p  W
18. if(test_tmp2> TestTmp1)
    
19.   test_tmp1 = 10;
    
20. else
    
21.   test_tmp1 = 5;
    ' ^' k9 c3 h5 q6 V% h: B# |
22. 
    5 F: S$ C' Q& O6 z9 d8 U! U
23. TestTmp2 +=TestTmp3[test_tmp1];
    
24. 
    8 e0 L1 E% v: _! s" P
25. return test_tmp1;
    
26. }

复制代码

8 F: W! F/ Z  ~' Z然后程序就一直在main函数的while循环里面执行。中断呢？对，还有中断。中断中断，就是中断正常的程序执行流程。相关文章：STM32中断系统。我们查看Delay函数，uwTimingDelay不等于0就死等？谁会将uwTimingDelay改为0？

1. /**
     K' G6 D; e0 i  [$ y( _2 l/ c
2.   * @brief  Inserts a delay time.
   
3.   * @param  nTime: specifies the delay time length, in milliseconds.
   
4.   * @retval None
   1 G$ z' O4 g; _8 P4 Y
5.   */
   
6. void Delay(__IO uint32_t nTime)
   
7. {
   
8.   uwTimingDelay = nTime;
   , g* ~2 ^# C5 j; w) i) v
9. 
   0 p7 k$ E, R2 J/ m6 _- ~
10.   while(uwTimingDelay != 0);
    
11. }

复制代码

搜索uwTimingDelay变量，函数TimingDelay_Decrement会将变量一直减到0。
" H  p; G7 R# k3 Q: T5 O- K5 C2 y6 U

1. /**
   4 ?7 k0 V- `8 Y8 p0 N% T; G1 j
2.   * @brief  Decrements the TimingDelay variable.
   ! U5 Q  ]; r+ r5 K4 ~
3.   * @param  None
   
4.   * @retval None
   
5.   */
   ( o! k" I  h* n+ T. }' v1 E$ G
6. void TimingDelay_Decrement(void)
   
7. {
   
8.   if (uwTimingDelay != 0x00)
   
9.   {
   
10.     uwTimingDelay--;
    % o7 ]' }/ b" r  F
11.   }
    0 D1 e7 X8 d9 a7 F
12. }

复制代码

这个函数在哪里执行？经查找，在SysTick_Handler函数中运行。谁用这个函数？

1. /**
   # b7 m+ i# C$ O* q
2.   * @brief  This function handles SysTick Handler.
   * L% B1 V9 s) z1 N" ?2 h  p
3.   * @param  None
   
4.   * @retval None
   
5.   */
   4 I" H; }' o# {3 I
6. void SysTick_Handler(void)
   : A) I# i$ E4 q
7. {
   
8.   TimingDelay_Decrement();
   
9. }

复制代码

1 k4 o2 ?+ a2 D1 k2 V' t+ V经查找，在中断向量表中有这个函数，也即是说这个函数指针保存在中断向量表内。当发生中断时，就会执行这个函数。当然，在进出中断会有保存和恢复现场的操作。这个主要涉及到汇编，暂时不进行分析了。有兴趣自己研究研究。通常，现在我们开发程序不用关心上下文切换了。

1. __Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack
   
2.                 DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
   % V6 N8 F  x) p% _  _
3.                 DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
   9 U- r7 U9 e" p  B9 _0 |
4.                 DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
   0 k) k% B4 ~6 K. t1 K# t
5.                 DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
   
6.                 DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
   , F! n% g1 D' ^. H# Q. s/ Y
7.                 DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler
   / i* t  M- G) D0 K
8.                 DCD     0                          ; Reserved
   
9.                 DCD     0                          ; Reserved
   
10.                 DCD     0                          ; Reserved
    
11.                 DCD     0                          ; Reserved
    $ X2 {# V6 ^8 Z9 P6 e. s; K
12.                 DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler
    
13.                 DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
    
14.                 DCD     0                          ; Reserved
    
15.                 DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler
    
16.                 DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

复制代码

! z6 L  {) T# Z- h余下问题
% P5 l: p5 T5 y1 Z1 __main函数是什么函数？是我们在main.c中定义的main函数吗？2 分散加载文件中*(InRoot$$Sections)是什么？3 ZI段，也就是初始化为0的数据段，什么时候初始化？谁初始化？
$ ]# T; q3 j! y
为什么这几个问题前面留着不说？因为这是同一个问题。顺藤摸瓜！
  v' u; {$ t+ F

通过MAP文件了解代码构成
编译结果
, [' p5 b5 K2 m$ p0 T程序编译后，在下方的Build Output窗口会输出信息：

1. *** Using Compiler 'V5.06 update 5 (build 528)', folder: 'C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\Bin'
   
2. Build target 'wujique'
   3 C* b( j$ [0 x( ^/ Q9 m
3. compiling stm32f4xx_it.c...
   
4. ...
   
5. assembling startup_stm32f40_41xxx.s...
   
6. compiling misc.c...
   
7. ...
   . @5 Y1 F" j2 w! I
8. compiling mcu_uart.c...
   " p; z7 ]! v! ~
9. linking...
   
10. Program Size: Code=9038 RO-data=990 RW-data=40 ZI-data=6000  
    * d: \7 }) i4 W7 Q
11. FromELF: creating hex file...
    4 E* m# K6 D/ _
12. ".\Objects\wujique.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
    
13. Build Time Elapsed:  00:00:32

复制代码

8 K) A/ O4 T  s7 |3 ]编译目标是wujique
C文件compiling，汇编文件assembling，这个过程叫编译
. d- |5 \5 B0 v: f编译结束后，就进行link，链接。
; m. l0 _/ E% l. c: b最后得到一个编译结果，9038字节code，RO 990，RW 40，ZI 6000。CODE，是代码，很好理解，那RO、RW、ZI都是什么？
7 n9 W/ C! ~% \6 uFromELF，创建hex文件，FromELF是一个好工具，需要自己添加到option中才能用

( k# q  A/ H/ q4 S+ p! Gmap文件配置
更多编译具体信息在map文件中，在MDK Options中我们可以看到，所有信息都放在\Listings\wujique.map
& s; ~/ V1 s& x9 k) t& f
默认很多编译信息可能没钩，钩上所有信息会增加编译时间。
  Y# u0 _* `+ V9 l. G5 V
& p$ J) N6 d6 Z' w. X

6 l; [) k/ v' t' `, B4 h! f) ?map文件
打开map文件，好乱？习惯就好。我们抓重点就行了。

8 O( A0 b1 S* w- u) R3 W# i: S
- A, j8 l. F) G9 ?# @" N
9 E4 o5 Z; \9 _7 o7 Wmap 总信息

/ \6 I! C" j% {; i8 M8 F* @, P从最后看起，看到没？最后的这一段map内容，说明了整个程序的基本概况。

有多少RO？RO到底是什么？
2 O; W$ L: O# ~. @2 ~1 }( U, g, u
% t7 ~+ }; X6 _* B- I* c! h有多少RW?RW又是什么？
, q8 c7 P6 P  W, _% U3 E
: Q% [* U6 l* I/ a7 S9 SROM为什么不包括ZI Data？为什么包含RW Data？
: Y# R- j) Q( \

Image component sizes

往上，看看Image component sizes，这个就比刚刚的总体统计更细了。

这部分内容，说明了每个源文件的概况
. y+ v* a% v, H. [2 Z
3 L+ M* F* n2 P3 @' y首先，是我们自己的源码，这个程序我们的代码不多，只有main.o，wujique_log.o，和其他一些STM32的库文件。
6 H1 |+ ~3 Z! X
- z% e) {0 A$ q

" N5 i, a& j1 ~- j% M% q0 ]: Z, Y
6 [, T7 s# j2 ?. g6 G第2部分是库里面的文件，看到没？里面有一个main.o。main函数是不是我们写的main函数？明显不是，我们的main函数是放在main.o文件。这么小的一个工程，用了这么多库，你以前关注过吗？估计没有，除非你曾经将一个原本在1M flash上的程序压缩到能在512K上运行。
; Y5 S% G# U9 q, \, S: K$ u7 M
8 o$ d! o. p) N

第3部分也是库，暂时没去分析这两个是什么东西。
* ]% Y& Y  ^$ l% k# q% n( A

& `% w! X2 o/ l* ?
. J0 O+ T1 g) J; A! a3 s, N+ p0 f库文件是什么？库文件就是别人已经别写好的代码库。在代码中，我们经常会包含一些头文件，例如：
' Z2 w4 o" F% C4 x6 c#include <stdarg.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>  
& G0 ?. w; t" C2 l
' _! r: ]) ?5 n" `" k这些就是库的头文件。这些头文件保存在MDK开发工具的安装目录下。我们经常用的库函数有：memcpy、memcmp、strcmp等。只要代码中包含了这些函数，就会链接库文件。

  Z" y# f1 i% `4 q6 x/ Q. x  Y
文件map
/ J" K9 s" Q) ~  E再往上，就是文件MAP了，也就时每个文件中的代码段（函数）跟变量在ROM跟RAM中的位置。首先是ROM在0x08000000确实放的是startup_stm32f40_41xxx.o中的RESET
' o4 U/ Q7 |: [
! M! V9 `: j( _0 g2 \6 t库文件是什么？
' ]6 M8 p0 l& }9 T+ O& b7 f4 v! r: b库文件就是别人已经别写好的代码库。
( F4 l; O/ n/ f- r2 L2 Q( x) M8 R7 J
在代码中，我们经常会包含一些头文件，例如：

1. #include <stdarg.h>
   
2. #include <stdlib.h>
   
3. #include <string.h>

复制代码

这些就是库的头文件。相关文章：C语言中的头文件。这些头文件保存在MDK开发工具的安装目录下。
6 W- |9 H: `* w, l
我们经常用的库函数有：memcpy、memcmp、strcmp等。
2 E* E) }* Q& V: @+ q) f# D3 l8 \
只要代码中包含了这些函数，就会链接库文件。

7 G# M$ e2 A1 i# G: c文件map
' m+ M6 Q5 o5 g* [7 p再往上，就是文件MAP了，也就时每个文件中的代码段（函数）跟变量在ROM跟RAM中的位置。首先是ROM在0x08000000确实放的是startup_stm32f40_41xxx.o中的RESET
% w6 F# O- y& W( Y/ a

每个文件有有多行，例如串口，4个函数。

$ t, b) w% a. [

" `7 M% a  h/ o
* z" n) h* Y8 `  [( q0 L然后是RAM的，main.o中的变量，放在0x20000000，总共有0x0000000c，类型是Data、RW。串口有两种变量，data和bss，什么是bss？这两个名称，是section name，也就是段的意思。看前面type和Attr，
9 h0 a) E: h' l: Y
RW Data，放在.data段；RW Zero放在.bss段，RW Zero，其实就是ZI。到底哪些变量是RW，哪些是ZI？
( X) r" `, i  J- M. b4 O& u

Image Symbol Table

, ?' F. K9 s& ]4 g) z8 l再往上就是Image Symbol Table，就更进一步到每个函数或者变量的信息了
( F. _, Y4 `" B0 r; E" h$ B

8 F2 H: {- b: V1 e) o6 x
; O: |. [5 v7 W7 X5 Q例如，全局变量TestTmp1，是Data，4字节，分配的位置是0x20000004。
+ ]9 T3 U3 H) ]
/ y; Q' `7 o; @9 k3 z9 p$ ^

TestTmp3数组放在哪里？放在0X080024E0这个地方，这可是代码区额。因为我们用const修饰了这个全局变量数组，告诉编译器，这个数组是不可以改变的，编译器就将这个数组保存到代码中了。程序中我们经常会使用一些大数组数据，例如字符点阵，通常有几K几十K大，不可能也没必要放到RAM区，整个程序运行过程这些数据都不改变，因此通过const修饰，将其存放到代码区。
* M7 X7 }/ ?- o5 }$ ^; w1 W9 o; |
: b. N" f! {) G/ kconst的用处比较多，可以修饰变量，也可以修饰函数。更多用法自行学习

3 u) R% [. A8 E6 |  m

' o  J3 b2 c0 o" k- y7 y
7 ?0 E4 Q6 G5 ~那局部变量存放在哪里呢？我们找到了test_tmp3，

; r6 d6 B% u( O+ L7 g

没找到test_tmp1/test_tmp2，为什么呢？在定义时，test_tmp3增加了static定义，意思就是静态局部变量，功能上，相当于全局变量，定义在函数内，限制了这个全局变量只能在这个函数内使用。哪test_tmp1、test_tmp2放在哪里呢？ 局部变量，在编译链接时，并没有分配空间，只有在运行时，才从栈分配空间。

1. <blockquote>u8 TestFun(u32 x)//函数，带一个参数，并返回一个u8值

复制代码

上一部分，我们留了一个问题，哪些变量是RW，哪些是ZI？我们看看串口变量的情况，UartBuf3放在bss段，其他变量放在.data段。为什么数组就放在bss？bss是英文Block Started by Symbol的简称。
, o3 [8 z" a" m0 @/ G0 a* O( ~# @

0 S( W* V! b. M4 d& i/ t1 V到这里，我们可解释下面几个概念了：
Code就是代码，函数。
RO Data，就是只读变量，例如用const修饰的数组。
RW Data，就是读写变量，例如全局变量跟static修饰的局部变量。
ZI Data，就是系统自动初始化为0的读写变量，大部分是数组，放在bss段。
RO Size等于代码加只读变量。
RW Size等于读写变量（包括自动初始化为0的），这个也就是RAM的大小。
# g, l7 X& \$ y5 a  D: ZROM Size，也就是我们编译之后的目标文件大小，也就是FLASH的大小。但是？为什么会包含RW Data呢？因为所有全局变量都需要一个初始化的值（就算没有真正初始化，系统也会分配一个初始化空间），例如我们定义一个变量u8 i = 8;这样的全局变量，8，这个值，就需要保存在FALSH区。

2 f, p/ h1 p% N: y我们看看函数的情况，前面我们不是有一个问题吗？__main和main是一个函数吗？查找main后发现，main是main，放在0x08000579
+ J( B; ?' j) Z. x

) K4 P/ k, i" c* X
main是main，放在0x08000189

' v/ m# F0 @& p& ^' O
__main到main之间发生了什么？还记得分散加载文件中的这句吗？
*(InRoot$$Sections)
; j1 B; ]5 u8 O9 G. L3 [, K
( B1 @# E2 J9 I: W' |6 ?__main就在这个段内。下图是__main的地址，在0x08000189。__Vectors就是中断向量，放在最开始。

! R3 g4 [4 W) k( `2 ]' K* x% q在分散加载文件中，紧跟RESET的就是*(InRoot$$Sections)。

而且，RESET段正好大小0x00000188。
; \  z, a1 t" E) u1 s# s! t! v

  S; ]8 ^7 \  _  d" T+ C& v$ V
巧合？可以参考PPT文档《ARM嵌入式软件开发.ppt》。

4 o+ N& h1 H2 I" q* K/ a5 a  G

% P2 N" n1 U# ?! X这一段代码都完成什么功能呢？主要完成ZI代码的初始化，也就是将一部分RAM初始化为0。其他环境初始化……

5 i7 U- j1 n8 |6 F' R' a+ R- U
最后
: @! ^0 c( ^9 e到这里，一个程序，是怎么组成的，程序是如何运行的，基本有一个总体印象了。
$ ^) r: F$ ~2 i3 P; A8 c: b' n

转载自： [color=var(--weui-LINK)][url=]STM32嵌入式开发[/url]
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3 T& z5 u6 W4 F% }8 ~4 U
  m4 e& A. Q: z5 i* G' F; \