本文目錄

• 一.說明基于寄存器與基于固件庫的stm32 LED流水燈例子的編程方式有什么差異？
• 二.完成STM32的USART窗口通訊程序，要求如下：
• • 1.如何進(jìn)行燒錄
  • 2.代碼執(zhí)行及其運(yùn)行結(jié)果
• 三.學(xué)習(xí)C語言程序里全局變量、局部變量、堆、棧等概念，并在ubuntu系統(tǒng)中編程，輸出信息進(jìn)行驗證；
• • 1.C語言在內(nèi)存中有哪幾個區(qū)域？
  • 2.一個由c/C++編譯的程序占用的內(nèi)存有哪幾個部分？
  • 3.例子程序如下：
  • 4.關(guān)于C語言中關(guān)鍵字volatile的相關(guān)問題
• 四.在Keil中針對stm32系統(tǒng)進(jìn)行編程，調(diào)試變量，進(jìn)行驗證； 通過串口輸出信息到上位機(jī)，進(jìn)行驗證。

一.說明基于寄存器與基于固件庫的stm32 LED流水燈例子的編程方式有什么差異？

1.寄存器是中央處理器內(nèi)的組成部分。寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件，它們可用來暫存指令、數(shù)據(jù)和地址。基于寄存器來進(jìn)行流水燈的編程，它更貼近底層，對外設(shè)的工作原理和運(yùn)行機(jī)理會有更深的理解。
2.STM32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫之前的版本也稱固件函數(shù)庫或簡稱固件庫，是一個固件函數(shù)包，它由程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和宏組成，包括了微控制器所有外設(shè)的性能特征。基于這種方式進(jìn)行流水燈的編程，會比較簡單，易于編程，因為目前比較多的例程是使用固件庫編寫的。

二.完成STM32的USART窗口通訊程序，要求如下：

1）設(shè)置波特率為115200，1位停止位，無校驗位。

2）STM32系統(tǒng)給上位機(jī)（win10）連續(xù)發(fā)送“hello windows！”，上位機(jī)接收程序可以使用“串口調(diào)試助手“，也可自己編程。

3）當(dāng)上位機(jī)給stm32發(fā)送“Stop，stm32”后，stm32停止發(fā)送。

1.如何進(jìn)行燒錄

（1）我們使用的是野火指南針開發(fā)板，配套有相應(yīng)的教程，其板子連接電腦如下所示：

（2）打開mcuisp助手


（3）進(jìn)行如下操作即可將文件燒錄進(jìn)去
1.搜索串口
2.選擇要下載的HEX文件
3.校驗、編程后執(zhí)行
4.DTR 低電平復(fù)位，RTS 高電平進(jìn)入 bootloader
5.開始進(jìn)行串口執(zhí)行

2.代碼執(zhí)行及其運(yùn)行結(jié)果

（1）打開開發(fā)板附贈教程中的相應(yīng)工程


（2）將其中stm32f10x_it.c文件的串口中斷服務(wù)函數(shù)部分改為如下：

int i=0; uint8_t ucTemp[50]; void DEBUG_USART_IRQHandler(void) {if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET){ucTemp[i] = USART_ReceiveData(USART1); }if(ucTemp[i] == '!'){if(ucTemp[i-1] == '2'&&ucTemp[i-2] == '3'&&ucTemp[i-3] == 'm'&&ucTemp[i-4] == 't'&&ucTemp[i-5] == 's'&&ucTemp[i-6] == ' ')if(ucTemp[i-7] == 'p'&&ucTemp[i-8] == 'o'&&ucTemp[i-9] == 't'&&ucTemp[i-10] == 's'){printf("收到");while(1);}}i++; }

（3）將主函數(shù)main.c改為如下：

#include "stm32f10x.h" #include "bsp_usart.h"void delay(uint32_t count) {while(count--); } int main(void) { USART_Config();while(1){ printf("hello windows 10!\n");delay(5000000);} }

（4）編譯生成hex文件

（5)將上述HEX文件燒錄到助手當(dāng)中，進(jìn)行編程后，打開串口調(diào)試助手，點(diǎn)擊打開串口，即可以看到stm32發(fā)給電腦的信息了
燒錄成功：

串口助手調(diào)試：

停止發(fā)送：

三.學(xué)習(xí)C語言程序里全局變量、局部變量、堆、棧等概念，并在ubuntu系統(tǒng)中編程，輸出信息進(jìn)行驗證；

1.C語言在內(nèi)存中有哪幾個區(qū)域？

內(nèi)存棧區(qū)： 存放局部變量名；

內(nèi)存堆區(qū)： 存放new或者malloc出來的對象；

常數(shù)區(qū)： 存放局部變量或者全局變量的值；

靜態(tài)區(qū)： 用于存放全局變量或者靜態(tài)變量；

代碼區(qū)：二進(jìn)制代碼。

2.一個由c/C++編譯的程序占用的內(nèi)存有哪幾個部分？

1、棧區(qū)（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
2、堆區(qū)（heap） — 一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結(jié)束時可能由OS回收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表，呵呵。
3、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（static）—，全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域（RW）， 未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域（ZI）。 - 程序結(jié)束后有系統(tǒng)釋放
4、文字常量區(qū) —常量字符串就是放在這里的。 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放 （RO）
5、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。 （RO）

3.例子程序如下：

例子程序如下：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h>void before() {}char g_buf[16]; char g_buf2[16]; char g_buf3[16]; char g_buf4[16]; char g_i_buf[]="123"; char g_i_buf2[]="123"; char g_i_buf3[]="123";void after() {}int main(int argc, char **argv) {char l_buf[16];char l_buf2[16];char l_buf3[16];static char s_buf[16];static char s_buf2[16];static char s_buf3[16];char *p_buf;char *p_buf2;char *p_buf3;p_buf = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p_buf2 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p_buf3 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);printf("g_buf: 0x%x\n", g_buf);printf("g_buf2: 0x%x\n", g_buf2);printf("g_buf3: 0x%x\n", g_buf3);printf("g_buf4: 0x%x\n", g_buf4);printf("g_i_buf: 0x%x\n", g_i_buf);printf("g_i_buf2: 0x%x\n", g_i_buf2);printf("g_i_buf3: 0x%x\n", g_i_buf3);printf("l_buf: 0x%x\n", l_buf);printf("l_buf2: 0x%x\n", l_buf2);printf("l_buf3: 0x%x\n", l_buf3);printf("s_buf: 0x%x\n", s_buf);printf("s_buf2: 0x%x\n", s_buf2);printf("s_buf3: 0x%x\n", s_buf3);printf("p_buf: 0x%x\n", p_buf);printf("p_buf2: 0x%x\n", p_buf2);printf("p_buf3: 0x%x\n", p_buf3);printf("before: 0x%x\n", before);printf("after: 0x%x\n", after);printf("main: 0x%x\n", main);if (argc > 1){strcpy(l_buf, argv[1]);}return 0; }

源代碼如上，其在ubantu中運(yùn)行結(jié)果如下所示：

我們可以看到從低地址到高地址，如圖：

4.關(guān)于C語言中關(guān)鍵字volatile的相關(guān)問題

Volatile這個關(guān)鍵字的必要性（真正意義之所在）
但其他程序（例如內(nèi)核程序或一個中斷）修改了內(nèi)存中該變量的值，此時寄存器R中的值并不會隨之改變而更新，由于優(yōu)化器的作用編譯器仍然去利用之前存放在寄存器R中的值，而不去尋址內(nèi)存中的值（但我們必須改變這個變量的值）。為了解決這種情況C語言就引入了volatile限定詞，讓代碼在引用該變量時多費(fèi)一點(diǎn)勁兒，再去內(nèi)存中取出該變量的值。
Volatile和register的對比
volatile 跟以前的 register 相反。 register 告訴編譯器盡量將變量放到寄存器中使用, 而volatile 強(qiáng)制將更改后的值寫回內(nèi)存。如果不寫回內(nèi)存，對于一些全局共享的變量，可能導(dǎo)致不一致問題。
Volatile關(guān)鍵字應(yīng)用的三個地方
1、 修改硬件寄存器，尤其是狀態(tài)寄存器
大家都知道，在硬件級別，如果寄存器值自動改變了，編譯器是不會主動發(fā)現(xiàn)的。經(jīng)過編譯器的自動優(yōu)化，我們讀到的都是寄存器中存儲的舊的狀態(tài)寄存器的值, 而非最新的狀態(tài)寄存器值。
2、 多線程中被幾個線程共享的變量
線程修改共享變量var是不會通知編譯器的。所以線程A堅持不懈地讀著var在寄存器或者cache中的副本，讀出來的內(nèi)容是0, 但很可惜，線程B早就把var變量給修改為1了。鑒于此，我們必須加上volatile這個關(guān)鍵字來解決這個問題。
3、 中斷服務(wù)程序ISR當(dāng)中用
ISR:中斷服務(wù)程序 （interrupt service routine）

四.在Keil中針對stm32系統(tǒng)進(jìn)行編程，調(diào)試變量，進(jìn)行驗證； 通過串口輸出信息到上位機(jī)，進(jìn)行驗證。

用第二大點(diǎn)的串口通信模板，我們將main.c主函數(shù)改為如下所示：

#include "stm32f10x.h" #include "bsp_usart.h"char global1[16]; char global2[16]; char global3[16];int main(void) { char part1[16];char part2[16];char part3[16];USART_Config();printf("part1: 0x%p\n", part1);printf("part2: 0x%p\n", part2);printf("part3: 0x%p\n", part3);printf("global1: 0x%p\n", global1);printf("global2: 0x%p\n", global2);printf("global3: 0x%p\n", global3);while(1){ } }

其運(yùn)行結(jié)果如下所示：

我們可以看到：
前3個part變量為局部變量，它們儲存到了棧中，地址依次減小。
后三個global為全局變量，它們儲存到了靜態(tài)區(qū)，地址依次增加。
我們用下面的主函數(shù)來定義了靜態(tài)變量和指針

#include "stm32f10x.h" #include "bsp_usart.h" #include <stdlib.h>int main(void) { static char st1[16];static char st2[16];static char st3[16];char *p1;char *p2;char *p3;USART_Config();printf("st1: 0x%p\n", st1);printf("st2: 0x%p\n", st2);printf("st3: 0x%p\n", st3);p1 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p2 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p3 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);printf("p1: 0x%p\n", p1);printf("p2: 0x%p\n", p2);printf("p3: 0x%p\n", p3);while(1){ } }

運(yùn)行結(jié)果如下所示：

前三個靜態(tài)變量儲存到了靜態(tài)區(qū)，地址依次增加。
后三個指針儲存到了堆中，地址依次增加。
結(jié)合兩次結(jié)果看（針對于測試的3個區(qū)域），可以大概看出棧在頂層（地址最大），然后依次是堆，靜態(tài)區(qū)。
總結(jié)：
在一個STM32程序代碼中，從內(nèi)存高地址到內(nèi)存低地址，依次分布著棧區(qū)、堆區(qū)、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）、常量區(qū)、代碼區(qū)，其中全局區(qū)中高地址分布著.bss段，低地址分布著.data段。
總的分布如下所示：

一、棧區(qū)（stack）

臨時創(chuàng)建的局部變量存放在棧區(qū)。

函數(shù)調(diào)用時，其入口參數(shù)存放在棧區(qū)。

函數(shù)返回時，其返回值存放在棧區(qū)。

const定義的局部變量存放在棧區(qū)。

2、堆區(qū)（heap）

堆區(qū)用于存放程序運(yùn)行中被動態(tài)分布的內(nèi)存段，可增可減。

可以有malloc等函數(shù)實(shí)現(xiàn)動態(tài)分布內(nèi)存。

有malloc函數(shù)分布的內(nèi)存，必須用free進(jìn)行內(nèi)存釋放，否則會造成內(nèi)存泄漏。

3、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）

全局區(qū)有.bss段和.data段組成，可讀可寫。

4、.bss段

未初始化的全局變量存放在.bss段。

初始化為0的全局變量和初始化為0的靜態(tài)變量存放在.bss段。

.bss段不占用可執(zhí)行文件空間，其內(nèi)容有操作系統(tǒng)初始化。

5、.data段

已經(jīng)初始化的全局變量存放在.data段。

靜態(tài)變量存放在.data段。

.data段占用可執(zhí)行文件空間，其內(nèi)容有程序初始化。

const定義的全局變量存放在.rodata段。

6、常量區(qū)

字符串存放在常量區(qū)。

常量區(qū)的內(nèi)容不可以被修改。

7、代碼區(qū)

程序執(zhí)行代碼存放在代碼區(qū)。

字符串常量也有可能存放在代碼區(qū)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STM32串口通讯初步学习的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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