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。
6 Y) b/ ]" L+ S* s( \
1 c, D  ^0 w6 e3 }软硬件结合
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。
+ R' O# C) L' E
: ~# G3 I( z+ |  h8 \8 \; }, M, f) 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。
2 M! @9 S2 R, |$ j0 }
1 k( z+ A. }% d: w$ Z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。

7 v: V3 e9 y6 ^: X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。
; w! T  q# _" O

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。
* ?& z+ s+ W/ _
block 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。

3 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？

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。
+ e1 Z4 `; Q8 F+ V' z1 M
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。

1 Y1 Q$ ~: r( c( j$ p0 \/ N7 w# Fblock 3、block4、block5，是FSMC的空间，FSMC可以外扩SRAM，NAND FALSH，LCD等外设。
' o% Q- i$ z6 P+ ], w3 |  R
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：
! X3 u/ G+ q2 L# \# Q

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

复制代码

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。

1. void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
   
2. {
   
3. /* Check the parameters */
   
4. assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
   $ b4 F% M. |( f" A1 C/ p& |
5. assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
   % s' C8 i8 T8 f0 f
6. 
   
7. 
   & H# k; c) r9 e$ q" t
8. GPIOx->BSRRL = GPIO_Pin;
   
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

) I) ~4 J8 b: _7 M: j% o4 q) uGPIOx是我们传入的参数GPIOG，具体是啥？在stm32f4xx.h中有定义。
. O& Z( I( \% [& p

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

复制代码

0 m% m5 `, M, n1 J8 NGPIOG_BASE同样在文件中有定义，如下：
/ A: u" ^. g1 ]& ~+ A& \

1. /*!< Peripheral memory map */
   : {0 }6 v- @# ]! E
2. #define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE
   
3. #define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00010000)
   
4. #define AHB1PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00020000)
   " Y5 A7 o( e& \
5. #define AHB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000000)

复制代码

( B1 z2 ?  P/ s; ]$ u& g1 b6 n再找找PERIPH_BASE的定义
) t$ G  m/ i# j1 B, T

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

. E( d7 X5 z' s* w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.

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。

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。

% o! x, w  t/ k: @. o0 k纯软件-包罗万象的小程序
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。

* J! u( o# T7 B( u5 k1 R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
   - s6 Q" D# w4 N" A0 G
2.                 AREA    RESET, DATA, READONLY
   
3.                 EXPORT  __Vectors
   
4.                 EXPORT  __Vectors_End
   1 U! J6 K2 R+ |2 p
5.                 EXPORT  __Vectors_Size
   ( {8 w+ b" n" d! u0 }, Q8 D
6. 
   6 q4 V6 U0 N% t6 _$ Z& }) Q4 c& y
7. __Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack
   
8.                 DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
   # ^/ H+ O3 S! N; O5 j
9.                 DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
   
10.                 DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
    % a  e& e" v9 r
11.                 DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
    
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？
2 V  ]3 v  N% F9 r/ S
, L: F! W/ C" `5 L8 M2 H是我们在main.c中定义的main函数吗？后面我们再说这个问题。
9 [' b$ i$ W3 a/ N

' g- F) U( T3 T" Q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。

& ]4 d  _/ Z4 G& n" |在MDK软件Options菜单Linker下有关于这个菜单的设置。
9 _, r- W; z4 x" P

/ o% k' y1 r. y. w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。

8 k3 e0 K/ z- T  L, t

( |4 E+ b/ P& V; {) D, o1 s  l

) Q6 Q1 ^+ ~( r7 f5 h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。

( G& D& X, k' `2 K8 q/ b. q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。
5 g7 Z( X, f2 q3 w0 z8 Q2 u
' N5 _7 R; S6 ^9 h& i5 e

9 L3 b- n# U5 _9 q( w从这个基本的分散加载文件我们可以看出：
2 M5 K: X) L! ]9 V1 [3 D: j5 s5 x; }
, U- e$ ]+ 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。
' T4 @9 C8 W# M. _( ~! ]( @# z
& ]- Y- t6 o* v# [! j3 \$ P# c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。

第8行 *(InRoot$$Sections)什么鬼？GOOGLE啊！回头再说。

5 k3 `" T: H! H2 G6 k  g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。
2 ~# _* u2 g% O
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
) S$ H6 f3 o2 l: _2 p2 T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。
; {+ T6 i9 Q7 ^7 S& r4 c3 H
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)
   5 A$ [; n; r4 i: g& \) b
2. {
   8 P8 s3 h0 G: ]- x) {
3.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
4. 
   & }9 }2 o6 a9 ?: G$ {: S
5. /*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured,
   : b% j- m8 Q' ?  S$ a; I8 c/ w% N+ P1 t
6.        this is done through SystemInit() function which is called from startup
   
7.        files before to branch to application main.
   4 N1 m* K) G7 D; k0 Y0 Y
8.        To reconfigure the default setting of SystemInit() function,
   
9.        refer to system_stm32f4xx.c file */
   
10. 
    ( R, _! }) H! f4 [3 [
11.   /* SysTick end of count event each 10ms */
    0 e* h$ E+ u, o0 Z* u" N: E" U
12.   RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);
    " C6 i$ l  C/ w0 ?
13.   SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 100);
    
14. 
    * o, P5 P# B' x: U
15.   /* Add your application code here */
    # V( d6 O( X* U, v: q9 a- \5 ?9 t7 a0 J
16.   /* Insert 50 ms delay */
    
17.   Delay(5);

复制代码

( X& q- z! r. a2 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*/
   " M5 S& e" I, c% g  M! w9 [
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;
   
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
   9 i: ]7 E% O! F7 Y. V% J$ `
6. 
   ! Y2 g9 t8 y1 o% r
7. GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
   
8. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
   2 s/ ~" S! k: T! v. m" g. i
9. GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
   
10. GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);   
    . T, ]' M" V* w: x9 Q, G: r
11. 
    
12. /* Infinite loop */
    
13. mcu_uart_open(3);
    0 T$ O3 F: z6 l: O9 @
14. while (1)
    
15. {
    
16.   GPIO_ResetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
    
17.   Delay(100);
    
18.   GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
    6 E1 [0 k$ X* {7 q0 K/ }. ]
19.   Delay(100);
    ! V0 e# M  C# N) S0 i; x( ^9 L
20.   mcu_uart_test();
    2 I. y3 O6 S+ l$ b+ M! y
21. 
    # g( F; r* {0 k% U, e
22.   TestFun(TestTmp2);
    
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 ---------------------------------------------------------*/
   
2. u32 TestTmp1 = 5;//全局变量，初始化为5
   
3. u32 TestTmp2;//全局变量，未初始化
   
4. 
   
5. const u32 TestTmp3[10] = {6,7,8,9,10,11,12,13,12,13};
   
6. 
   9 L( j# Z" i7 _2 G/ U/ F/ H2 u
7. u8 TestFun(u32 x)//函数，带一个参数，并返回一个u8值
   / G2 }# d- u, u; t6 i
8. {
     u$ s3 L8 y7 j
9. u8 test_tmp1 = 4;//局部变量，初始化
   
10. u8 test_tmp2;//局部变量，未初始化
    $ b# s# n! @5 _: `9 y
11. 
    
12. static u8 test_tmp3 = 0;//静态局部变量
    
13. 
    + C$ r7 c1 |4 O0 v: G9 I0 N! C$ s
14. test_tmp3++;
    
15. 
    8 w$ h8 h4 a% r* x2 n
16. test_tmp2 = x;
    % p: {- U$ S5 k1 B# u
17. 
    
18. if(test_tmp2> TestTmp1)
    
19.   test_tmp1 = 10;
    2 |, c9 {3 T; U+ Q& ~
20. else
    
21.   test_tmp1 = 5;
    " o& C& ^3 v; T- [# l! J
22. 
    
23. TestTmp2 +=TestTmp3[test_tmp1];
    
24. 
    , A7 I; D8 N1 q9 f- C+ j: F4 c1 I
25. return test_tmp1;
    
26. }

复制代码

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. /**
   # H2 C) ]# N! U, l# J1 M
2.   * @brief  Inserts a delay time.
   ; x1 t- ~  I0 c* U
3.   * @param  nTime: specifies the delay time length, in milliseconds.
   6 F& [2 Z5 a% @4 Y
4.   * @retval None
   
5.   */
   
6. void Delay(__IO uint32_t nTime)
   
7. {
   5 I" f3 e) S$ C$ M8 M
8.   uwTimingDelay = nTime;
   " f8 Z2 f1 n- g1 l
9. 
   ; H5 L4 X* c3 J/ |9 k; u
10.   while(uwTimingDelay != 0);
    
11. }

复制代码

" U. p6 {( Z% Z搜索uwTimingDelay变量，函数TimingDelay_Decrement会将变量一直减到0。

1. /**
   
2.   * @brief  Decrements the TimingDelay variable.
   
3.   * @param  None
   ' d2 O/ Y) X7 o) f
4.   * @retval None
   
5.   */
   
6. void TimingDelay_Decrement(void)
   # `: L' |) G5 s( r
7. {
   
8.   if (uwTimingDelay != 0x00)
   , H+ N4 |8 |& r
9.   {
   
10.     uwTimingDelay--;
    
11.   }
    
12. }

复制代码

6 ]% B& h4 ~& V3 ?' `) f9 w& A; r/ @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. /**
   6 L! X2 A$ A" z+ {; f
2.   * @brief  This function handles SysTick Handler.
   ' P" @" e+ K$ Y+ M0 a2 x; A. ?
3.   * @param  None
   
4.   * @retval None
     i7 Q0 G# w! R; I2 }. w
5.   */
   8 A, P3 ]/ ?. j6 I: Q! |
6. void SysTick_Handler(void)
   8 l/ {& x6 `) n/ [, Y9 k
7. {
     k6 d$ |7 v4 q- N
8.   TimingDelay_Decrement();
   % N* }1 z1 I2 E, o
9. }

复制代码

/ b5 J5 c) _/ U. l, E# _/ {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
   4 Y+ y0 M. T/ a( ]
3.                 DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
   7 Z, d+ h5 x+ S9 w
4.                 DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
   ) D/ A4 U$ T9 d9 }3 W
5.                 DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
   
6.                 DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
   - z( B9 q! V  f6 V5 e
7.                 DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler
   
8.                 DCD     0                          ; Reserved
   
9.                 DCD     0                          ; Reserved
   ! d# W; L, d: n5 t# H6 C) d
10.                 DCD     0                          ; Reserved
    5 D# ?& E; g9 o8 l' Q* \: z
11.                 DCD     0                          ; Reserved
    1 p9 G* ~% ]; g; c! O
12.                 DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler
    
13.                 DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
    
14.                 DCD     0                          ; Reserved
    3 w' l, Y- P; c2 Q0 _# M# ^. ^! V8 {7 H
15.                 DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler
    & J5 R" I) E4 r! Q
16.                 DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

复制代码

余下问题
4 x/ a3 V8 Q; z9 `; d  n1 __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* _1 x3 l2 M) y# x6 {# @
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！


通过MAP文件了解代码构成
4 Y6 A8 o! z& i* V+ E/ D编译结果
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'
   ! u1 `3 P6 r6 \0 B& e$ z
2. Build target 'wujique'
   1 a/ a/ ^- O' }$ q1 g' z) d  \3 l
3. compiling stm32f4xx_it.c...
   
4. ...
   & M1 c5 j3 ]; F5 ]
5. assembling startup_stm32f40_41xxx.s...
   ( w3 _) ?1 O$ V1 k3 }: t% {. J+ x
6. compiling misc.c...
   
7. ...
   
8. compiling mcu_uart.c...
   8 T+ a( `# W' M
9. linking...
   & G- _; [! }; q  F9 w
10. Program Size: Code=9038 RO-data=990 RW-data=40 ZI-data=6000  
    ) k+ O% b$ q3 u5 q6 `* K
11. FromELF: creating hex file...
    + \2 {7 X0 v) [9 Y& W* P5 ?
12. ".\Objects\wujique.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
    
13. Build Time Elapsed:  00:00:32

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编译目标是wujique
C文件compiling，汇编文件assembling，这个过程叫编译
编译结束后，就进行link，链接。
% s8 v: e. M$ _3 J% l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？
FromELF，创建hex文件，FromELF是一个好工具，需要自己添加到option中才能用
& J) }; a& c7 B) p1 O, S
) b( O! C/ ^  o% k9 _$ R, B, b2 hmap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

# e6 N8 \! ?9 p0 e, L$ 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。
" r' N- m7 D6 X

: L; _- a; d$ c& q( ~* S
map文件
打开map文件，好乱？习惯就好。我们抓重点就行了。

. C- h2 B7 Q4 u1 @* G) X
" @3 l) _' N/ n, t- R
: n6 s! u3 |1 t! @: x4 \" Rmap 总信息
' M! Q# ~* e. a! U  p* K/ B
, I0 C3 Z0 m# B  j# ]9 U, L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？
" s- w5 q" q2 M8 u3 h! q" n
有多少RW?RW又是什么？
8 {- n% ^+ o) E7 t9 y
& |, V/ H* A/ t/ PROM为什么不包括ZI Data？为什么包含RW Data？

. Y. l+ @* G, t; B, M
Image component sizes
9 V+ P( a. k8 z
# i# i% f) D4 N# `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
0 m  m/ L9 @( R  q4 L% h
% x4 D& G) J  ]7 e. t8 ?1 N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。

9 ~" ^2 G6 U# u, s: V3 l

5 \3 j' {1 w8 \' c2 a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。
. j7 c$ \0 F! u2 O6 m. ]3 X  {
8 D5 |4 C; X) B) b$ n1 c; y

. P! M$ \6 w. f第3部分也是库，暂时没去分析这两个是什么东西。

8 @3 A* @9 ?5 F* B7 i0 q1 B2 \7 L
* t0 W5 ?! t2 M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：
2 f8 Z& h2 u; s/ _% x7 o#include <stdarg.h>
- ]  I1 z( R2 y#include <stdlib.h>
#include <string.h>  

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。


: O2 C% G, H( g3 G# _/ r3 P文件map
& r; z3 p& @, X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

( D, w% {  [6 z6 n2 l) Y库文件是什么？
库文件就是别人已经别写好的代码库。
, F! M$ b9 `5 T
  v3 h0 _. J, X在代码中，我们经常会包含一些头文件，例如：
! t6 Z, w; o& r4 B( Z4 j3 T1 j

1. #include <stdarg.h>
   
2. #include <stdlib.h>
   " g7 B7 `; u% B- X
3. #include <string.h>

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/ V: T0 r/ A+ J0 H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。
  g7 \. l( h! W
  ?$ e; L7 w1 V8 y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。

文件map
  j) a8 q+ D- @2 R) Y# F# q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
! A: f- g0 m( R0 R' L8 M

6 P% f+ j3 `& y' y
每个文件有有多行，例如串口，4个函数。
: i' ^1 G4 B8 `! k$ R4 A8 c
9 q9 A& Q$ J/ h

' y5 k- T7 P- p+ _! I
) f; H8 p/ W( s. _8 q% {$ m/ C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，

1 M: h5 ?' R* T6 S( V6 J0 IRW 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？

Image Symbol Table
4 |& K4 N9 Q, h4 s8 E( E
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

; Z+ y) N) c2 V- x1 t例如，全局变量TestTmp1，是Data，4字节，分配的位置是0x20000004。

; g! V  q, o; K

6 h% G& ?9 S  Y/ y
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。
3 b( r! t# T) x: J
const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

& q0 Y) @! I" R$ Z

那局部变量存放在哪里呢？我们找到了test_tmp3，
8 k6 O& B4 E, ^8 q# n$ ^

9 U+ I: S% e+ Q! S& r; t
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

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8 I/ z& @( b' S+ d; x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。

, F  _1 \- j8 [
到这里，我们可解释下面几个概念了：
Code就是代码，函数。
- N8 X/ W7 I5 x+ Y* nRO 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。
( `4 s2 B4 t2 Y; n  {" `RO Size等于代码加只读变量。
4 P+ S! m7 I6 m1 tRW 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。
ROM 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。

0 T8 p& `0 U0 ~* V: K

+ h- S/ F; o& e3 v  d+ J2 {1 h
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
! I: Y4 o5 W; R. _1 c  R

main是main，放在0x08000189
% l) I/ a3 [6 u/ S! \0 b
% V, u! m6 Z6 u2 m) x! \9 C

: ~, |: X0 ]- H+ i
__main到main之间发生了什么？还记得分散加载文件中的这句吗？
% G$ r8 C8 C; ~/ s*(InRoot$$Sections)

__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。

* I1 c8 P- d* w
在分散加载文件中，紧跟RESET的就是*(InRoot$$Sections)。
3 l% ]0 U4 [, U" n& m) r

: O; Z' v* L$ ^8 N3 \而且，RESET段正好大小0x00000188。
) {$ ?+ b* t9 u8 H$ O3 V8 e6 J* K
# L. Q2 W3 @+ J5 q( I. O& D

( q8 T0 r/ t- j/ D( r
巧合？可以参考PPT文档《ARM嵌入式软件开发.ppt》。
) x8 L% u9 B9 S  I+ W6 ~+ I' {

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……
  g0 w# @* h; i3 l0 ^8 ]

最后
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。

( {3 R+ N& y2 [# B
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