新浪娱乐2024年10月11日日发布:STM32的CodeRORWZI区、FlahRam、堆栈你分清了吗

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以cortex-M3为例，例如STM32F103

这篇文章要讲2个问题：

1、编译出的程序（指令）、变量的存放位置、大小？
2、在代码和keil中，“堆、栈”两者的大小如何设置？

keil编译完成后，会有提示，形如：

Program Size: Code=1148 RO-data=424 RW-data=20 ZI-data=1636

其中:
① Code为代码，本质上就是一大堆ARM指令；
② RO为只读的数据，例如，char *name = "TOM"；//TOM三个字符就存放在ROM中作为RO-DATA；char cmd[] = "AT";AT两个字符会在RAM和FLASH中各有一份。有些常量会在RO区中，有些例如立即数，会直接被编译在code区中。
③ RW为非0初始化的全局和静态变量占用的RAM大小.注意：同时还要占用等量的ROM大小用于存放这些非0变量的初值；
④ ZI(zero initialize)为0初始化的内存区的大小（该区域3个用途：0初始化的全局和静态变量+堆区+栈区）。

下面是keil自动生成的.map文件中的信息：

Flash的占用量就是上图中ROM Size的大小，它包含了①+②+③的大小【ARM指令代码+只读数据+非0初始化变量的初值】
RAM的占用量包含上述③+④的大小，也即【非0初始化变量、0初始化RAM（又分为0初始化静态变量区+堆区+栈区）】

我们用jflash或者其他软件打开hex文件，看一下前四个字节：

0x2000678-0x2000000=0x678=1656，而观察一下前文编译出的信息，正好1656 = RW-data（1636） + ZI-data（20）的大小，这就证明了RAM的大小确实=RW+ZI的大小。

注：hex文件的前4个字节为主堆栈指针MSP的初值。

在STM32的启动文件（.s汇编文件）中，一开始我们会看到 Stack_Size、Heap_Size 这两个汇编宏定义：

Stack指的是栈，栈是由堆栈指针MSP/PSP自动管理的，理论上初始化时给堆栈指针赋值为RAM的最高地址即可，但是用keil编译时，keil并不是按RAM的最高地址生成的HEX前4字节（也即MSP的初值），而是按照：全局和静态变量的容量+Heap_Size+Stack_Size三者之和，作为HEX文件的前4字节。

设置某块芯片的RAM的总大小，是在keil的这个地方设的：

其实讲道理，我觉得keil还是把这个值+RAM起始地址(0x2000000)作为MSP的初值更好，只不过keil不是这么做的，keil仅仅是把这个值用作编译检测：检查全局和局部静态变量（含0初始化和非0初始化两部分）所占的空间+堆区+栈区，它们所占空间之和是否超过了上图红框里的这个值，如果超了就编译报错。这就是上面红框里的值唯一的作用。

根据这段理论，我们也就知道了启动文件中Stack_Size该设为多少了，只要【全局变量+局部静态变量+Heap_Size+Stack_Size】的大小不超过芯片的RAM容量即可。
keil编译时，会把C库函数支持的malloc、free所需的内存指向heap内存区，并且当我们不断的malloc吃内存堆时，malloc函数会检测程序已吃掉的内存堆是否超过Heap_Size，超了的话就会返回NULL。
keil是这样为【全局变量+局部静态变量+ Heap_Size + Stack_Size】分配内存的：

上面论述的是，使用C库函数提供的mallloc时，内存堆heap的使用情形，如果我们不打算使用C库提供的动态内存分配，而打算使用自己写的内存堆管理程序，甚至干脆不打算使用动态内配功能，这些情况下，请直接把Heap_Size设为0。

最后总结一下Stack_Size的设置方法：①在keil中正确设置芯片的RAM大小， ②确定堆区Heap_Size的大小，这个值可以通过调试自己估计出来，如果不使用C库的malloc的话，直接设为0，③把Stack_Size设的越大越好，只要编译不报错，就把Stack_Size往尽可能大了配，否则如上图所示的内存空闲区，在整个程序运行期间，将不被使用，纯属浪费，不如让其作为栈，以增强程序稳定性。

PS：自己写的动态内存管理程序，本质上就是申请一个大数组，自己管理这个数组而已，相当于自己写一套malloc/free函数，很多操作系统中有这样的例子，比如freeRtos、ucos等，这些操作系统都提供了好多种动态内存管理方法，最简单的一种，跟切火腿似的，malloc出来之后就释放不掉了，直到把这个大数组切完拉倒，看似很low的内存管理方法，实际上在很多小型项目上却用起来很方便。更好的内存管理程序，那自然是支持动态切，还要支持把动态释放的空间合并起来，以便把刚才合并起来的空间再次malloc，这些更好的内存管理程序，用起来更方便，但是同时，这种功能强大的内存管理程序自身也会占掉很多RAM / ROM / CPU资源，矛盾利弊共存。到底要使用简单的内存管理还是高级的内存管理，要看项目需求，一般嵌入式操作系统会提供4种以上的内存管理程序供我们选用。

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