今天仔細讀了一下內(nèi)存管理的代碼,然后還有看了堆棧的相關(guān)知識,把以前不太明白的一些東西想通了。
首先,先看一下stm32的存儲器結(jié)構(gòu)。
Flash,SRAM寄存器和輸入輸出端口被組織在同一個4GB的線性地址空間內(nèi)。可訪問的存儲器空間被分成8個主要塊,每個塊為512MB。
FLASH存儲下載的程序。
SRAM是存儲運行程序中的數(shù)據(jù)。
所以,只要你不外擴存儲器,寫完的程序中的所有東西也就會出現(xiàn)在這兩個存儲器中。
這是一個前提!
堆棧的認知
1.STM32中的堆棧。
這個我產(chǎn)生過混淆,導(dǎo)致了很多邏輯上的混亂。首先要說明的是單片機是一種集成電路芯片,集成CPU、RAM、ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能。CPU中包括了各種總線電路,計算電路,邏輯電路,還有各種寄存器。Stm32有通用寄存器R0‐R15以及一些特殊功能寄存器,其中包括了堆棧指針寄存器。當stm32正常運行程序的時候,來了一個中斷,CPU就需要將寄存器中的值壓棧到RAM里,然后將數(shù)據(jù)所在的地址存放在堆棧寄存器中。等中斷處理完成退出時,再將數(shù)據(jù)出棧到之前的寄存器中,這個在C語言里是自動完成的。
2.編程中的堆棧。
在編程中很多時候會提到堆棧這個東西,準確的說這個就是RAM中的一個區(qū)域。我們先來了解幾個說明:
(1)程序中的所有內(nèi)容最終只會出現(xiàn)在flash,ram里(不外擴)。
(2)段的劃分,是將類似數(shù)據(jù)種類存儲在一個區(qū)域里,方便管理,但正如上面所說,不管什么段的數(shù)據(jù),都是最終在flash和ram里面。
C語言上分為棧、堆、bss、data、code段。具體每個段具體是存儲什么數(shù)據(jù)的,直接百度吧。重點分析一下STM32以及在MDK里面段的劃分。
MDK下Code,RO-data,RW-data,ZI-data這幾個段:
Code是存儲程序代碼的。
RO-data是存儲const常量和指令。
RW-data是存儲初始化值不為0的全局變量。
ZI-data是存儲未初始化的全局變量或初始化值為0的全局變量。
Flash=Code + RO Data + RW Data;
RAM= RW-data+ZI-data;
這個是MDK編譯之后能夠得到的每個段的大小,也就能得到占用相應(yīng)的FLASH和RAM的大小,但是還有兩個數(shù)據(jù)段也會占用RAM,但是是在程序運行的時候,才會占用,那就是堆和棧。在stm32的啟動文件.s文件里面,就有堆棧的設(shè)置,其實這個堆棧的內(nèi)存占用就是在上面RAM分配給RW-data+ZI-data之后的地址開始分配的。
堆:是編譯器調(diào)用動態(tài)內(nèi)存分配的內(nèi)存區(qū)域。
棧:是程序運行的時候局部變量的地方,所以局部變量用數(shù)組太大了都有可能造成棧溢出。
堆棧的大小在編譯器編譯之后是不知道的,只有運行的時候才知道,所以需要注意一點,就是別造成堆棧溢出了。。。不然就等著hardfault找你吧。
3.OS中的堆棧及其內(nèi)存管理。
嵌入式系統(tǒng)的堆棧,不管是用什么方法來得到內(nèi)存,感覺他的方式都和編程中的堆差不多。
目前我知道兩種獲得內(nèi)存情況:
(1)用龐大的全局變量數(shù)組來圈住一塊內(nèi)存,然后將這個內(nèi)存拿來進行內(nèi)存管理和分配。這種情況下,堆棧占用的內(nèi)存就是上面說的:如果沒有初始化數(shù)組,或者數(shù)組的初始化值為0,堆棧就是占用的RAM的ZI-data部分;如果數(shù)組初始化值不為0,堆棧就占用的RAM的RW-data部分。這種方式的好處是容易從邏輯上知道數(shù)據(jù)的來由和去向。
(2)就是把編譯器沒有用掉的RAM部分拿來做內(nèi)存分配,也就是除掉RW-data+ZI-data+編譯器堆+編譯器棧后剩下的RAM內(nèi)存中的一部分或者全部進行內(nèi)存管理和分配。這樣的情況下就只需要知道內(nèi)存剩下部分的首地址和內(nèi)存的尾地址,然后要用多少內(nèi)存,就用首地址開始挖,做一個鏈表,把內(nèi)存獲取和釋放相關(guān)信息鏈接起來,就能及時的對內(nèi)存進行管理了。內(nèi)存管理的算法多種多樣,不詳說,這樣的情況下:OS的內(nèi)存分配和自身局部變量或者全局變量不沖突,之前我就在這上面糾結(jié)了很久,以為函數(shù)里面的變量也是從系統(tǒng)的動態(tài)內(nèi)存中得來的。這種方式感覺更加能夠明白自己地址的開始和結(jié)束。
這兩種方法我感覺沒有誰更高明,因為只是一個內(nèi)存的獲取方式,高明的在于內(nèi)存的管理和分配。
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原文標題:嵌入式er日常!終于把STM32內(nèi)存管理以及堆和棧想明白了
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