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STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析

發(fā)布時(shí)間:2021-12-27 11:04:17 來(lái)源:億速云 閱讀:247 作者:小新 欄目:互聯(lián)網(wǎng)科技

小編給大家分享一下STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析,希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲,下面讓我們一起去探討吧!

    對(duì)于了解一點(diǎn)匯編編程的人,就可以知道,堆棧是內(nèi)存中一段連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)域,用來(lái)保存一些臨時(shí)數(shù)據(jù)。堆棧操作由PUSH、POP兩條指令來(lái)完成。而程序內(nèi)存可以分為幾個(gè)區(qū):

  • 棧區(qū)(stack)

  • 堆區(qū)(Heap)

  • 全局區(qū)(static)

    程序編譯之后,全局變量,靜態(tài)變量已經(jīng)分配好內(nèi)存空間,在函數(shù)運(yùn)行時(shí),程序需要為局部變量分配??臻g,當(dāng)中斷來(lái)時(shí),也需要將函數(shù)指針入棧,保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),以便于中斷處理完之后再回到之前執(zhí)行的函數(shù)。  
    棧是從高到低分配,堆是從低到高分配。
普通單片機(jī)與STM32單片機(jī)中堆棧的區(qū)別
    普通單片機(jī)啟動(dòng)時(shí),不需要用bootloader將數(shù)據(jù) 從ROM搬移到RAM。但是STM32單片機(jī)需要。這里我們可以先看看單片機(jī)程序執(zhí)行的過(guò)程,單片機(jī)執(zhí)行分三個(gè)步驟:
  • 取執(zhí)行
  • 分析指令
  • 執(zhí)行指令
    根據(jù)PC的值從程序存儲(chǔ)器讀出指令,送到指令寄存器。然后分析執(zhí)行執(zhí)行。這樣單片機(jī)就從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器去代碼指令,從RAM存取相關(guān)數(shù)據(jù)。
    RAM取數(shù)的速度是遠(yuǎn)高于ROM的,但是普通單片機(jī)因?yàn)楸旧磉\(yùn)行頻率不高,所以從ROM取指令慢并不影響。
    而STM32的CPU運(yùn)行的頻率高,遠(yuǎn)大于從ROM讀寫(xiě)的速度。所以需要用bootloader將數(shù)據(jù) 從ROM搬移到RAM。
    使用棧就像我們?nèi)ワ堭^里吃飯,只管點(diǎn)菜(發(fā)出申請(qǐng))、付錢(qián)、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。
    其實(shí)堆棧就是單片機(jī)中的一些存儲(chǔ)單元,這些存儲(chǔ)單元被指定保存一些特殊信息,比如地址(保護(hù)斷點(diǎn))和數(shù)據(jù)(保護(hù)現(xiàn)場(chǎng))。
    如果非要給他加幾個(gè)特點(diǎn)的話那就是:
  • 這些存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容都是程序執(zhí)行過(guò)程中被中斷打斷時(shí),事故現(xiàn)場(chǎng)的一些相關(guān)參數(shù)。如果不保存這些參數(shù),單片機(jī)執(zhí)行完中斷函數(shù)后就無(wú)法回到主程序繼續(xù)執(zhí)行了。
  • 這些存儲(chǔ)單元的地址被記在了一個(gè)叫做堆棧指針(SP)的地方。
 

結(jié)合STM32的開(kāi)發(fā)講述堆棧

    從上面的描述可以看得出來(lái),在代碼中是如何占用堆和棧的??赡芎芏嗳诉€是無(wú)法理解,這里再結(jié)合STM32的開(kāi)發(fā)過(guò)程中與堆棧相關(guān)的內(nèi)容來(lái)進(jìn)行講述。

    如何設(shè)置STM32的堆棧大???
    在基于MDK的啟動(dòng)文件開(kāi)始,有一段匯編代碼是分配堆棧大小的。
STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析
    這里重點(diǎn)知道堆棧數(shù)值大小就行。還有一段AREA(區(qū)域),表示分配一段堆棧數(shù)據(jù)段。數(shù)值大小可以自己修改,也可以使用STM32CubeMX數(shù)值大小配置,如下圖所示。

STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析

    在IAR中,是通過(guò)工程配置堆棧大小,如下圖所示。

STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析

    STM32F1默認(rèn)設(shè)置值0x400,也就是1K大小。

Stack_Size EQU 0x400

?    函數(shù)體內(nèi)局部變量:

void Fun(void){ char i; int Tmp[256]; //...}

    局部變量總共占用了256*4 + 1字節(jié)的??臻g。所以,在函數(shù)內(nèi)有較多局部變量時(shí),就需要注意是否超過(guò)我們配置的堆棧大小。

    函數(shù)參數(shù):

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)

    這里要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn):傳遞指針只占4字節(jié),如果傳遞的是結(jié)構(gòu)體,就會(huì)占用結(jié)構(gòu)大小空間。提示:在函數(shù)嵌套,遞歸時(shí),系統(tǒng)仍會(huì)占用??臻g。

    堆(Heap)的默認(rèn)設(shè)置0x200(512)字節(jié)。

Heap_Size EQU 0x200

    大部分人應(yīng)該很少使用malloc來(lái)分配堆空間。雖然堆上的數(shù)據(jù)只要程序員不釋放空間就可以一直訪問(wèn),但是,如果忘記了釋放堆內(nèi)存,那么將會(huì)造成內(nèi)存泄漏,甚至致命的潛在錯(cuò)誤。

 

MDK中RAM占用大小分析

    經(jīng)常在線調(diào)試的人,可能會(huì)分析一些底層的內(nèi)容。這里結(jié)合MDK-ARM來(lái)分析一下RAM占用大小的問(wèn)題。在MDK編譯之后,會(huì)有一段RAM大小信息:

STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析

    這里4+6=1640,轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制就是0x668,在進(jìn)行在調(diào)試時(shí),會(huì)出現(xiàn):

STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析

    這個(gè)MSP就是主堆棧指針,一般我們復(fù)位之后指向的位置,復(fù)位指向的其實(shí)是棧頂:

STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析

    而MSP指向地址0x20000668是0x20000000偏移0x668而得來(lái)。具體哪些地方占用了RAM,可以參看map文件中【Image Symbol Table】處的內(nèi)容:

STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析

看完了這篇文章,相信你對(duì)“STM32單片機(jī)中堆棧的的示例分析”有了一定的了解,如果想了解更多相關(guān)知識(shí),歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道,感謝各位的閱讀!

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