STM32 大小端模式与堆栈及其增长方向分析

正点原子 · 发表于 2013-11-17 23:54:05

另外，我们自己实现的malloc，其实也是利用静态存储区，只是我们用自己的方式，在管理这些内存。

只是这个概念，看你怎么去解读，可以把静态存储区看做堆区，单严格的说，堆区，只用于系统的malloc之用，所以，一旦没用到系统的malloc，也就无所谓堆区了。

正点原子 · 发表于 2013-11-17 23:54:32

突然想起一首诗：菩提本无树，明镜亦非台，本来无一物，何处惹尘埃。

shihantu · 发表于 2013-11-18 00:05:17

回复【50楼】正点原子:
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堆标号在map里还是存在的,只是指定了0长度而已.指定了非0长度,无论用不用malloc,堆区都存在.

Keil也有完全关闭堆的方法,具体操作有点麻烦.

这里所谓的<堆>,本身也是编译器实现的动态内存分配容器,自己实现也是ok的,毕竟编译器的堆管理器并不是每个人都喜欢.

shihantu · 发表于 2013-11-18 00:07:18

回复【52楼】正点原子:
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上了操作系统后,线程间的参数传递基本靠堆.

说到这个,基本上各种出书了.

smithlin · 发表于 2013-11-18 16:19:10

回复【37楼】xiaoyan:
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谢谢，跟大家一起学习的感觉真好

lansing1648 · 发表于 2013-11-18 17:23:55

受益匪浅...

frival · 发表于 2013-11-18 22:23:35

谢谢分享，前段时间研究了下内存管理，注意到stm32调用malloc是从低到高分配内置的，但在51下面刚好相反，先分配堆空间的高位地址，慢慢向低位分配；另外stm32内存是小端模式，而51是大端模式，可能就是这个造成了他们的不同，不知道理解对不对？

shihantu · 发表于 2013-11-19 02:17:57

回复【57楼】frival:
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理论上是看编译器喜好吧,与大小端关系不大,没有相关证实资料.

反而是51的栈往上生长,堆优先往下分配<相对>没那么容易受到破坏吧,猜的.

516433342 · 发表于 2013-12-26 21:34:13

回复【30楼】xiaoyan:

应该是我弄错了，可以看到下面，R4:0x0000000 R5:0x200000E0 LR:0x080002E7

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我想问一下为什么LR的值会是奇数的,如果是跳转前PC的值,即使是16位的指令,那么至少也应该是偶数.它好像会比我们需要的返回地址+1,不知道这里的+1作何解释.

xiaoyan · 发表于 2013-12-26 22:23:52

回复【59楼】516433342:
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我也不知道，呵呵

xingchen_star · 发表于 2014-2-27 22:27:59

酷，终于懂了堆栈

烂泥桑 · 发表于 2014-3-9 16:49:08

回复【49楼】正点原子:
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原子哥，你这里写的内存是指stm32的sram吗，为什么“它主要存放静态数据、全局数据和常量。”？常量也放在sram中吗？

正点原子 · 发表于 2014-3-9 17:41:39

回复【62楼】烂泥桑:
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是指的SRAM，在单片机里面，const常量之类的，是存在flash里面了。

toddchen · 发表于 2014-3-10 09:20:31

对于我们菜鸟的实际操作来说，是不是只要注意在操作系统初始化时，
给每个任务分配好足够的STACK（栈）就可以了？
其它的不需要考虑，只要编译时总内存足够用就OK？

LWM1368 · 发表于 2014-3-10 10:28:45

回复【63楼】正点原子:
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原子哥及各位前辈
我可否这么理解：
无论是静态存储区、堆、栈都是在存储区框架的SRAM区中。
至于堆、栈的大小是由人为设定的，在SRAM中除去堆、栈占用的大小空间，剩下的就是静态存储区？

烂泥桑 · 发表于 2014-3-10 15:02:06

回复【63楼】正点原子:
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那么这句话是不是要修改一下啊？
“静态存储区：内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据、全局数据和常量”
（这里最后的常量是怎么回事呢）

正点原子 · 发表于 2014-3-11 23:44:04

回复【66楼】烂泥桑:
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对于单片机来说，常量都是存储在FLASH的。
常量就是比如宏定义的值，比如a=30，这个30的数值。之类的固定的值。

wwjdwy · 发表于 2014-3-13 20:56:12

函数的局部变量,都是存放在"栈"里面,栈的英文是:STACK.STACK的大小,我们可以在stm32的启动文件里面设置,以战舰stm32开发板为例,在startup_stm32f10x_hd.s里面,开头就有:

Stack_Size EQU 0x00000800

表示栈大小是0X800,也就是2048字节.

图中,我们可以看到,程序总共占用内存:20+2348字节=2368=0X940
那么程序刚开始运行的时候:MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940.

原子这是开始时候你的分析，这时候的940>800了没有问题么？全局变量和给局部变量留着的0x800没有关系？那MSP不应该加上0X800，因为它是向下增长的么

后来的49楼您又说：
第二种情况（不使用malloc）：
STM32的内存分配规律：
从0X20000000开始依次为：静态存储区+栈区

第二种情况不存在堆区。
所以，一般对于我们开发板例程，实际上，没有所谓堆区的概念，而仅仅是：静态存储区+栈区。
无论哪种情况，所有的全局变量，包括静态变量之类的，全部存储在静态存储区。
紧跟静态存储区之后的，是堆区（如没用到malloc，则没有该区），之后是栈区。
那MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940.又是什么情况？

wwjdwy · 发表于 2014-3-13 21:10:18

根据第二种情况，不存在堆，只有静态区和栈，
静态区从0X20000000开始向上增长

栈从MSP开始向下增长？栈只是给局部变量用，任何局部变量都是栈，任何全局变量（初始化和未初始化）都是在静态区。
这个理解对么？

那么0X2000 0000总是存放:0X2000 0398 这个到底存放是是什么啊原子哥，看了好几遍还没没领悟。
之前看到的:MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940. 又是怎么回事，“图中,我们可以看到,程序总共占用内存:20+2348字节=2368=0X940 ”这俩RW+ZI，应该都属于全局变量，也就是属于静态区吧，和栈没关系吧

wwjdwy · 发表于 2014-3-13 21:30:43

Total RO  Size (Code + RO Data)                43112 (  42.10kB)
    Total RW  Size (RW Data + ZI Data)              2400 (   2.34kB)
    Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)      43404 (  42.39kB)
     我们的ROM Size不要超过芯片的Flash Size就是OK的吧
      对于 RAM，我们的 Total RW  Size (RW Data + ZI Data)    2400 (   2.34kB)  + Stack_Size      EQU     0x00000800  不要超过RAM程序应该就是OK的吧，当然在写代码时候局部变量里面不要定义大数组，不要超过0x00000800  ，这个地方可能会内存泄露是不

正点原子 · 发表于 2014-3-13 23:56:31

回复【68楼】wwjdwy:
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0X940只是栈顶罢了。。。
0X800是大小。
一个是大小，一个是地址，不具可比性....

wwjdwy · 发表于 2014-3-14 11:02:45

回复【71楼】正点原子:
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那么0X2000 0000总是存放:0X2000 0398 这个到底存放是是什么啊原子哥，看了好几遍还没没领悟。

wwjdwy · 发表于 2014-3-14 11:04:57

觉得这个文章也不错
http://blog.csdn.net/slj_win/article/details/16906141

wwjdwy · 发表于 2014-3-14 11:35:09

回复【71楼】正点原子:
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0X2000 0940是RW和ZI，与栈区给局部变量预留的0X800无关是么？

shihantu · 发表于 2014-3-14 12:44:15

按照MDK现在的处理,栈属于ZI的子集.

shihantu · 发表于 2014-3-14 12:44:26

回复【74楼】wwjdwy:
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正点原子 · 发表于 2014-3-14 14:19:31

回复【74楼】 wwjdwy :

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正点原子 · 发表于 2014-3-14 14:22:27

回复【72楼】wwjdwy:
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可能是某个变量的值。不同的工程，0X20000000地址处的值是可能不一样的。

Chaplin · 发表于 2014-3-14 14:34:01

大爱原子哥

wwjdwy · 发表于 2014-3-14 15:05:25

回复【77楼】正点原子:
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明白了，74楼说的“按照MDK现在的处理,栈属于ZI的子集”再加上你的图理解了。

我的MD,RAM20k，从你这个来看只用了0X940的RAM对吧。还有很大的空间可以给RW用
清晰多了呵呵呵。多谢多谢。

yhnu1214 · 发表于 2014-3-20 19:13:24

回复【楼主位】正点原子:
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终于看懂了点RAM了~~

so 3Q

denghongcai · 发表于 2014-3-21 10:25:01

栈生长的方向与具体CPU无关的吧

kang_zhenyi · 发表于 2014-3-21 11:42:05

如上面原子大哥说的，我仿真了，确实是这样，可是，有一个问题，MSP=0x20000940,可是已经超出了我们设定的 Stack_Size EQU 0x00000800，这是怎么回事呢？这样会不会出现问题呢？

我的工程：Program Size: Code=53804 RO-data=620 RW-data=104 ZI-data=12168
仿真时，MSP= 0x20002ff0 ;而我刚才看了下启动文件：Stack_Size EQU 0x00000400

请原子大哥帮忙分析下，难道MDK，在编译时，不管 Stack_Size EQU 0x00000400，那么这个值是不是没有意义呢？

正点原子 · 发表于 2014-3-21 11:43:36

回复【83楼】kang_zhenyi:
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看76楼的图片。还不懂就看附近几楼的讨论。

kang_zhenyi · 发表于 2014-3-21 13:39:52

有点明白了，仿真了下，确实如此，全局变量（包括已初始化的和未初始化的）都是以内存起始地址开始的，用到多少开多少，

而程序总共占用内存:20+2348字节=2368=0X940，那么程序刚开始运行的时候:MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940.

那么我还想问下原子大哥，这样把程序写入到单片机中，运行过程中，会不会用到大于0X2000 0940的内存空间，如果不会用到的话，是不是在单片机最终编译的情况下，尽量让MSP地址接近我单片机的最大内存地址（获取最大的栈空间），是否可以这样做呢？

kang_zhenyi · 发表于 2014-3-21 13:47:32

我搞STM32搞了好几年了，可是有些基础的东西还不明白，比如说，开多大栈空间合适？如果大于0X2000 0940的内存空间不用的话，我想把那些空间全部加入到栈空间！

kang_zhenyi · 发表于 2014-3-21 13:54:34

还有个问题想问下原子大哥，那个STM32在处理中断时，是不是也要用到栈，而函数链是否也要用到，这两个是不是在同一个栈？

正点原子 · 发表于 2014-3-21 14:02:29

回复【85楼】kang_zhenyi:
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1，正常情况下，是不可能用到大于0X2000 0940的内存空间的。
2，完全不用担心这个问题，这个编译器帮你做的事情，你强行让MSP接近最大内存地址，是没有意义的。单片机提供你多少内存，不是说你全部用到，就是好程序员。好的程序员是如何用到最少的资源，来达到同样的效果。这样，你可以选择内存少的单片机，从而节省成本，正是程序员价值的体现.

kang_zhenyi · 发表于 2014-3-21 14:12:29

Cortex-M3中断机制

在STM32处理器中有43个可屏蔽中断通道（不包含 16个 Cortex?-M3的中断线）。共设置了16个可编程的优先等级(使用了 4位中断优先级)；它的嵌套向量中断控制器(NVIC)和处理器核的接口紧密相连，可以实现低延迟的中断处理和有效处理地处理晚到的中断。嵌套向量中断控制器管理着包括核异常等中断。

Cortex—M3是一个32位的核，在传统的单片机领域中，有一些不同于通用32位CPU应用的要求。比如在工控领域，用户要求具有更快的中断速度，Cortex-M3采用了Tail-Chaining中断技术，完全基于硬件进行中断处理，最多可减少12个时钟周期数，在实际应用中可减少70%中断。　　
异常或者中断是处理器响应系统中突发事件的一种机制。当异常发生时，Cortex—M3通过硬件自动将编程计数器(PC)、编程状态寄存器(XPSR)、链接寄存器(LR)和R0～R3、R12等寄存器压进堆栈。在Dbus(数据总线)保存处理器状态的同时，处理器通过Ibus(指令总线)从一个可以重新定位的向量表中识别出异常向量，并获取ISR函数的地址，也就是保护现场与取异常向量是并行处理的。一旦压栈和取指令完成，中断服务程序或故障处理程序就开始执行。执行完ISR，硬件进行出栈操作，中断前的程序恢复正常执行。图1为Cortex—M3处理器的异常处理流程。

kang_zhenyi · 发表于 2014-3-21 14:20:44

回复：[87楼] 正点原子大哥，那个局部变量，是不在“Program Size: Code=1652 RO-data=336 RW-data=4 ZI-data=2148 ” 这些数据里面的，在网上看了下，可以在工程里的一个“(.htm)“ 里知道程序最长嵌套时用到的最大栈空间，而我打开那个文件来看了下，还是没看明白，也就是说，我程序使用到的最大栈空间是多少，会不会超我设定的最大栈空间？

kang_zhenyi · 发表于 2014-3-21 14:22:59

请教原子大哥，那个栈空间开多少合适，因该怎么来确定呢？原子大哥，可以看下工程里的那个“(.htm)“，帮我们解说一下，先谢了！

正点原子 · 发表于 2014-3-21 14:34:35

回复【90楼】kang_zhenyi:
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设置小了，程序会跑飞，也就是说，会死机...
以不死机为准则，就可以了。

一定要个准，就比较麻烦了，函数嵌套的越深占用的堆栈就越多，这个不太好测试，因为你得考虑所有情况，一旦有的没考虑到，就不准确了。