stm32内存分配
https://www.cnblogs.com/yanghong-hnu/p/4705755.html
http://blog.csdn.net/c12345423/article/details/53004747
http://blog.csdn.net/spdian/article/details/52963829
bss段:
bss段(bss segment)通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內存區域。
bss是英文Block Started by Symbol的簡稱。
bss段屬于靜態內存分配。?
??data段:
數據段(data segment)通常是指用來存放程序中已初始化的全局變量的一塊內存區域。
數據段屬于靜態內存分配。?
??text段:
代碼段(code segment/text segment)通常是指用來存放程序執行代碼的一塊內存區域。
這部分區域的大小在程序運行前就已經確定,并且內存區域通常屬于只讀(某些架構也允許代碼段為可寫,即允許修改程序)。
在代碼段中,也有可能包含一些只讀的常數變量,例如字符串常量等。?
??堆(heap):
堆是用于存放進程運行中被動態分配的內存段,它的大小并不固定,可動態擴張或縮減。
當進程調用malloc等函數分配內存時,新分配的內存就被動態添加到堆上(堆被擴張);
當利用free等函數釋放內存時,被釋放的內存從堆中被剔除(堆被縮減)。
??棧(stack):
?棧又稱堆棧,是用戶存放程序臨時創建的局部變量,
也就是說我們函數括弧“{}”中定義的變量(但不包括static聲明的變量,static意味著在數據段中存放變量)。
除此以外,在函數被調用時,其參數也會被壓入發起調用的進程棧中,并且待到調用結束后,函數的返回值也會被存放回棧中。
由于棧的先進先出(FIFO)特點,所以棧特別方便用來保存/恢復調用現場。
從這個意義上講,我們可以把堆棧看成一個寄存、交換臨時數據的內存區。?
一個程序本質上都是由?bss段、data段、text段三個組成的。
這樣的概念,不知道最初來源于哪里的規定,但在當前的計算機程序設計中是很重要的一個基本概念。
而且在嵌入式系統的設計中也非常重要,牽涉到嵌入式系統運行時的內存大小分配,存儲單元占用空間大小的問題。
? ? 在采用段式內存管理的架構中(比如intel的80x86系統),bss段通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內存區域,
一般在初始化時bss 段部分將會清零。bss段屬于靜態內存分配,即程序一開始就將其清零了。
? ? 比如,在C語言之類的程序編譯完成之后,已初始化的全局變量保存在.data 段中,未初始化的全局變量保存在.bss 段中。
text和data段都在可執行文件中(在嵌入式系統里一般是固化在鏡像文件中),由系統從可執行文件中加載;
而bss段不在可執行文件中,由系統初始化
今天仔細讀了一下內存管理的代碼,然后還有看了堆棧的相關知識,把以前不太明白的一些東西想通了,寫下來,方便以后查看,也想大家看了能指出哪里不對,然后修改。????
首先,先看一下stm32的存儲器結構。
?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。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據。
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在這兩個存儲器中。
這是一個前提!
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?
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堆棧的認知
1.?????STM32中的堆棧。
這個我產生過混淆,導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、定時器/計數器等功能。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,然后將數據所在的地址存放在堆棧寄存器中。等中斷處理完成退出時,再將數據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中的一個區域。我們先來了解幾個說明:
(1)?程序中的所有內容最終只會出現在flash,ram里(不外擴)。
(2)?段的劃分,是將類似數據種類存儲在一個區域里,方便管理,但正如上面所說,不管什么段的數據,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據的,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的FLASH和RAM的大小,但是還有兩個數據段也會占用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,就有堆棧的設置,其實這個堆棧的內存占用就是在上面RAM分配給RW-data+ZI-data之后的地址開始分配的。
堆:是編譯器調用動態內存分配的內存區域。
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中的堆棧及其內存管理。
嵌入式系統的堆棧,不管是用什么方法來得到內存,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存情況:
(1)用龐大的全局變量數組來圈住一塊內存,然后將這個內存拿來進行內存管理和分配。這種情況下,堆棧占用的內存就是上面說的:如果沒有初始化數組,或者數組的初始化值為0,堆棧就是占用的RAM的ZI-data部分;如果數組初始化值不為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據的來由和去向。
(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內存中的一部分或者全部進行內存管理和分配。這樣的情況下就只需要知道內存剩下部分的首地址和內存的尾地址,然后要用多少內存,就用首地址開始挖,做一個鏈表,把內存獲取和釋放相關信息鏈接起來,就能及時的對內存進行管理了。內存管理的算法多種多樣,不詳說,這樣的情況下:OS的內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了很久,以為函數里面的變量也是從系統的動態內存中得來的。這種方式感覺更加能夠明白自己地址的開始和結束。
這兩種方法我感覺沒有誰更高明,因為只是一個內存的獲取方式,高明的在于內存的管理和分配。
keil編譯后會有一行:Program Size:Code=xxxRO-data=xxxRW-data=xxxZI-data=xxx
Code 代表執行的代碼,程序中所有的函數都位于此處。
RO-data 代表只讀數據,程序中所定義的全局常量數據和字符串都位于此處。
RW-data 代表已初始化的讀寫數據,程序中定義并且初始化的全局變量和靜態變量位于此處。
ZI-data 代表未初始化的讀寫數據,程序中定義了但沒有初始化的全局變量和靜態變量位于此處。ZI英語是zero initial,就是程序中用到的變量并且被系統初始化為0的變量的字節數,keil編譯器默認是把你沒有初始化的變量都賦值一個0,這些變量在程序運行時是保存在RAM中的。
Code: 程序所占用的FLASH大小,存儲在FLASH.
RO-data: Read-only-data,程序定義的常量,存儲在FLASH中。
RW-data:Read-write-data,已經被初始化的變量,存儲在SRAM中。
ZI-data:Zero-Init-data,未被初始化的變量,存儲在SRAM中。
2.如果你查看.map文件,如下例子:
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??? Total RO? Size (Code + RO Data)???????????????? 2980 (?? 2.91kB)
??? Total RW? Size (RW Data + ZI Data)?????????????? 104 (?? 0.10kB)
??? Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)?????? 2988 (?? 2.92kB)
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Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)這樣所寫的程序占用的ROM的字節總數,也就是說程序所下載到ROM flash 中的大小。為什么Rom中還要存RW,因為掉電后RAM中所有數據都丟失了,每次上電RAM中的數據是被重新賦值的,每次這些固定的值就是存儲在Rom中的,為什么不包含ZI段呢,是因為ZI數據都是0,沒必要包含,只要程序運行之前將ZI數據所在的區域一律清零即可,包含進去反而浪費存儲空間。 實際上,ROM中的指令至少應該有這樣的功能:
? ?? ??1. 將RW從ROM中搬到RAM中,因為RW是變量,變量不能存在ROM中。
? ?? ??2. 將ZI所在的RAM區域全部清零,因為ZI區域并不在Image中,所以需要程序根據編譯器給出的ZI地址及大小來將相應得RAM區域清零。ZI中也是變量,同理:變量不能存在ROM中。
? ?? ??在程序運行的最初階段,RO中的指令完成了這兩項工作后C程序才能正常訪問變量。否則只能運行不含變量的代碼。
總結
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