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1.存储器映射
1.1 Cortex-M3架构的存储器结构 内部私有外设总线#xff1a;即AHB总线#xff0c;包括NVIC中断#xff0c;ITM硬件调试#xff0c;FPB, DWT。
外部私有外设总线#xff1a;即APB总线#xff0c;用于…首先我们先查看官方对于Cortex-M3预定义的存储器映射
1.存储器映射
1.1 Cortex-M3架构的存储器结构 内部私有外设总线即AHB总线包括NVIC中断ITM硬件调试FPB, DWT。
外部私有外设总线即APB总线用于内部“外设”的操作SPIIICUSART等也用于些片上APB外设到APB私有总线上SD卡LCD显示屏的访问。
他们的物理地址关系如下图所示 2.RAM和FLASH的基本概念与作用
从上面的描述可以知道其实Cortex-M3分配的地址很多都是不允许修改的能修改的只有代码区的FLASH和上电后代码运行的片上SRAM区的RAM我们这章就着重讲一下这两个地方。
1.2.1RAM的基本概念与作用
RAM随机存取存储器在STM32中主要用于存储运行时的数据和变量。它是易失性存储器断电后数据会丢失。RAM的作用包括
存储程序运行时的临时数据如局部变量、堆栈和动态分配的内存。提供快速的数据访问支持CPU的高效运行。用于存储中断向量表、全局变量和静态变量。 1.2.2 FLASH的基本概念与作用
FLASH存储器在STM32中用于存储程序代码和常量数据。它是非易失性存储器断电后数据不会丢失。FLASH的作用包括
存储固件程序代码包括主程序、中断服务程序和库函数。存储常量数据如查找表、配置参数和字符串。支持程序更新和固件升级通过编程接口可以擦除和写入数据。
1.2.3 程序的典型内存分布和用途
内存分布 ------------------ 0x20005000 RAM 结束
| Heap | 动态分配malloc
------------------
| Stack | 栈局部变量、返回地址
------------------
| .bss | 未初始化数据RAM
------------------
| .data | 已初始化全局变量RAM
------------------ 0x20000000 RAM 起始------------------ 0x08010000 Flash 结束
| .rodata | 只读数据Flash
------------------
| .text | 代码段Flash
------------------ 0x08000000 Flash 起始
各个区域用途
存储区域用途存储位置.textCode存放编译后的程序指令代码Flash只读.rodataRO-data存放只读常量const 变量等Flash只读.dataRW-data已初始化的全局/静态变量Flash RAM.bssZI-data未初始化的全局/静态变量启动时清零RAM自动清零Heap堆malloc() 动态分配的内存RAM向上增长Stack栈局部变量、函数调用返回地址RAM向下增长
注意
.data 段在 Flash 里存有初值但运行时会被复制到 RAM。.bss 段不会占用 Flash但会在 RAM 里初始化为 0。栈和堆共享 RAM栈 Stack 从 高地址→ 低地址方向增长。堆 Heap 从 低地址→ 高地址 方向增长。当 Stack 和 Heap 彼此增长到一个临界点即二者相遇就会导致 Stack Overflow栈溢出。
下面举一个例子供大家更深入了解代码变量的存储方式 int a 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
main()
{ int b;//栈 char s[] abc;//栈 char * p2;//栈 char * p3 123456;//123456\0在常量区p3在栈上。 static int c 0;//全局静态初始化区 p1 (char *)malloc(10);//堆 p2 (char *)malloc(20);//堆
}
3.如何查看自己代码的各个区的地址位置
3.1 为什么要查看各个区的地址
虽然我们在官方文档中知道了Cortex-M3的各个部分的大概范围但我们使用CUBEMX或者操作系统生成的项目肯定不会规规矩矩的完全按照官方文档来配置各个区。比如RT-Thread的内存管理将.data段和.bss段一起管理起来了创建各种任务所使用的内存都由RT-Thread统一分配。或者在CUBEMX中你可以自行设计堆区和栈区的大小等等。 而我们在使用内存管理的时候开辟一个专门存放变量的空间我们需要的不只是简单的知道这个变量的大小我们还需要知道它的地址要不然你使用这个变量还要编译器找这个地址在哪里这样才能提升项目的管理分配和运行效率那根我直接开辟一个变量有什么区别而我开辟的地方也有讲究因为只有Heap堆区才能给与我们自由分配空间并进行读写的权利。因此找到各个区的地址我认为是有必要的。
那我们应该怎么找到各个区的地址呢
那就是查看代码编译后生成的.map文件
3.2 解析查找地址的.map文件的代码含义
代码来源https://www.waveshare.net/w/upload/3/39/E-Paper_code.7z
注意你要使用了malloc等函数才会存在heap区的开辟要不然你在.map文件中是找不到heap的创建地址的。 我们得到了下面的关于堆的说明 HEAP 0x200002e0 Section 49152 startup_stm32f103xe.o(HEAP)
STACK 0x2000c2e0 Section 4096 startup_stm32f103xe.o(STACK)
__heap_base 0x200002e0 Data 0 startup_stm32f103xe.o(HEAP) __heap_limit 0x2000c2e0 Data 0 startup_stm32f103xe.o(HEAP) __initial_sp 0x2000d2e0 Data 0 startup_stm32f103xe.o(STACK)
HEAP是堆的基地址
__initial_sp是栈的起始地址栈顶。
__heap_base堆的起始地址。
__heap_limit堆的结束地址。
示意图如下 4. 总结
如果我们设置了堆的空间大小但是我们程序中没有进行malloc申请那么在程序事假运行的时候我们栈的空间超过本身设置的空间进入到堆里面那么程序是不会出错的但是超过了堆的空间了进入到全局变量区域就会出现莫名其妙的错误。
不使用malloc,我们可以将堆设置成0这是没有问题的但是栈的空间大小要设置成合适的不然就会因为栈溢出进入harderror程序奔溃。
