在了解STM32内存之前需要了解 MCU 的型号和MDK 中的.map 文件,很多刚学习 stm32 时都不会过多的去了解 MCU 的选型,是在太枯燥了。这里在从新了解一下,久了就熟悉了。
一、STM32命令规则
二、MDK下生成.map文件
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在MDK中勾选.map文件的生成,确认后编译一下工程即可生成,map文件。
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打开.map文件
三、MDK下文件基本概念
在.map文件的最后可以看到文件信息的统计,如下图所示:
当然每次编译完成后也可以看到统计信息,如下图所示:
了解MDK下的一些常用变量名:
变量 | 作用 |
---|---|
code | 代码存储区,存放函数体的二进制代码 |
Ro-data | 只读数据存储区,存放字常量数据类型(如const类型)程序结束后有系统自动释放 |
RW-data | 初始化可读写变量的大小,程序结束后由系统自动释放。 |
ZI-data | 没有初始化的可读写变量大小,程序结束后由系统自动释放。 |
heap | 堆区,一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS释放。 |
stack | 栈区,由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。 |
.text | 与RO-code同义 |
.constdata | 与RO-data同义 |
.bss | 未初始化的全局和静态变量,编译器自动初始化为0 |
.data | 初始化的全局和静态变量(与RW-data同义) |
PAD | 地址空间对齐 |
RO Size | 包含Code及RO Data,表示只读数据占用Flash空间的大小。 |
RW Size | 包含RW Data及ZI Data,表示运行时占用的RAM的大小。 |
ROM Size | 包含Code,RO Data及RW Data,表示烧写程序所占用的Flash的大小。 |
注意:栈向下生长,内存地址由高至低;堆向上,内存地址由低至高
通过上面表格可知STM32在编程时所用RAM和ROM的大小:
Flash(ROM)=Code+Ro-data Sram(RAM)=Rw-data+ZI-data
四、STM32内存
这里我找了一位大佬总结的博客“STM32内存知识你真的了解吗?”,感觉挺好的,所以我直接引用一下启动的图片,如下图所示:
- STM32程序运行的流程
程序在运行之前,需要可执行将镜像文件(一般是bin或hex文件),通过烧写工具写入STM32的Flash中。STM32上电启动(从Flash启动时)后会将RW段中的RW-data(初始化的全局变量)拷贝到RAM中,然后根据编译器给出的ZI地址和大小分配出ZI段,并将这块RAM区域清零。如下图所示:左边是每上电flash+ram的状态,右边是上电后运行时flash+ram的状态。
注意:
- 可执行映像文件烧录到 STM32 后的内存分布包含 RO 段和 RW 段两个部分,其中其中 RO 段中保存了 Code、RO-data 的数据,RW 段保存了 RW-data 的数据,由于 ZI-data 都是 0,所以未包含在映像文件中。
- STM32运行时不会拷贝RO段,因为CPU的可执行代码是直接从Flash中读取的。
STM32编程时需要注意的事项
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堆栈的大小在编译器编译之后是不知道的,只有在运行时才知道,所以容易造成堆栈溢出(发生hardfault错误),那怎么知道自己的内存大小了,通过选型手册就知道了,比如我使用的是STM32F103C8T6,ROM是64k,RAM是20k,如下图所示:
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程序中的常量,如果没加const也会编译到SRAM里,加了const会被编译到flash中。
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栈向下生长,内存地址由高至低;堆向上,内存地址由低至高,堆栈之间没有固定的界限,堆栈冲突时会导致系统崩溃,如下图所示:
五、.map文件
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不同文件中函数调用的关系
============================================================================== Section Cross References startup_stm32f10x_hd.o(RESET) refers to startup_stm32f10x_hd.o(.text) for Reset_Handler startup_stm32f10x_hd.o(.text) refers to system_stm32f10x.o(.text) for SystemInit startup_stm32f10x_hd.o(.text) refers to entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) for __main stm32f10x_rcc.o(.text) refers to stm32f10x_rcc.o(.data) for APBAHBPrescTable stm32f10x_gpio.o(.text) refers to stm32f10x_rcc.o(.text) for RCC_APB2PeriphResetCmd stm32f10x_usart.o(.text) refers to stm32f10x_rcc.o(.text) for RCC_APB2PeriphResetCmd led.o(.text) refers to stm32f10x_rcc.o(.text) for RCC_APB2PeriphClockCmd led.o(.text) refers to stm32f10x_gpio.o(.text) for GPIO_Init main.o(.text) refers to led.o(.text) for LED_GPIO_Config main.o(.text) refers to stm32f10x_gpio.o(.text) for GPIO_ResetBits entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) refers (Special) to entry10a.o(.ARM.Collect$$$$0000000D) for __rt_final_cpp entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) refers (Special) to entry11a.o(.ARM.Collect$$$$0000000F) for __rt_final_exit entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) refers (Special) to entry7b.o(.ARM.Collect$$$$00000008) for _main_clock entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) refers (Special) to entry8b.o(.ARM.Collect$$$$0000000A) for _main_cpp_init entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) refers (Special) to entry9a.o(.ARM.Collect$$$$0000000B) for _main_init entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) refers (Special) to entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004) for _main_scatterload entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) refers (Special) to entry2.o(.ARM.Collect$$$$00000001) for _main_stk entry2.o(.ARM.Collect$$$$00000001) refers to entry2.o(.ARM.Collect$$$$00002712) for __lit__00000000 entry2.o(.ARM.Collect$$$$00002712) refers to startup_stm32f10x_hd.o(STACK) for __initial_sp entry2.o(__vectab_stack_and_reset_area) refers to startup_stm32f10x_hd.o(STACK) for __initial_sp entry2.o(__vectab_stack_and_reset_area) refers to entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000) for __main entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004) refers to init.o(.text) for __scatterload entry9a.o(.ARM.Collect$$$$0000000B) refers to main.o(.text) for main entry9b.o(.ARM.Collect$$$$0000000C) refers to main.o(.text) for main init.o(.text) refers to entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004) for __main_after_scatterload ==============================================================================
如
main.o(.text) refers to led.o(.text) for LED_GPIO_Config
,是main.c文件中调用了led.c文件中的LED_GPIO_Config函数 -
被删除的冗余函数
============================================================================== Removing Unused input sections from the image. Removing startup_stm32f10x_hd.o(HEAP), (0 bytes). Removing core_cm3.o(.emb_text), (32 bytes). Removing system_stm32f10x.o(.constdata), (20 bytes). Removing misc.o(.text), (220 bytes). Removing stm32f10x_usart.o(.text), (880 bytes). 5 unused section(s) (total 1152 bytes) removed from the image. ==============================================================================
删除冗余的函数,有效降低程序的代码量,MDK自动优化,可以通过“One ELF Section per Function”选项开启,开启后可以大大优化程序代码量,打开方式是如下图所示:
打开后再次编译,看看.map文件中删除了81个函数,优化了2762字节,如下图所以:
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局部标号和全局标号
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局部标号
主要是在文件中用static声明的全局变量和函数。汇编文件中的标号地址(作用域限本文件)
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全局标号
非static声明的变量和函数,汇编文件中的标号地址(作用域全局工程)
注意:
- Number 不站地址空间,大小为0。
- DATA 只读数据
- 文件中的标号再次用i.声明,说明在c文件中用static声明了的,如下图所示:
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映像文件
映像文件可以分为加载域和运行域
加载域反应了ARM可执行映像文件各个段存放在寄存器中的位置关系。
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组件大小
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映像的真实大小
六、.htm文件
文件中做大的作用就是基本统计了所有被调用函数的栈stack使用的情况(不考虑中断嵌套)
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栈的最大深度,调用路劲是main ⇒ LED_GPIO_Config ⇒ GPIO_Init
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递归调用函数
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函数指针
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全局标号
比如复位中断函数,使用的是Thumb指令,占用0字节栈空间,函数代码大小2字节
比如系统时钟初始化函数SystemInit ,使用的是Thumb指令,函数代码大小68字节,占用栈空间8字节,代码深度28字节,函数调用路径是Call Chain = SetSysClock ⇒ SetSysClockTo72
参考文献
stm32的内存分布:https://blog.csdn.net/BooleanWater/article/details/119278723
STM32单片机的内存分布详解(1):https://www.bilibili.com/read/cv13912565
STM32内存知识你真的了解吗?:https://blog.csdn.net/qq_49864684/article/details/119887704
MDK生成的map和htm文件分析:https://www.bilibili.com/video/BV1t3411C7Pu/?spm_id_from=autoNext