STM32的栈增加和大端/小端问题是和CPU相关的两个问题
1,首先来看:栈(STACK)的问题.
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,咱们能够在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.这样,CPU处理任务的时候,函数局部变量作多可占用的大小就是:2048字节,注意:是全部在处理的函数,包括函数嵌套,递归,等等,都是从这个"栈"里面,来分配的.
因此,若是一个函数的局部变量过多,好比在函数里面定义一个u8 buf[512],这一下就占了1/4的栈大小了,再在其余函数里面来搞两下,程序崩溃是很容易的事情,这时候,通常你会进入到hardfault....
这是初学者很是容易犯的一个错误.切记不要在函数里面放N多局部变量,尤为有大数组的时候!
对于栈区,通常栈顶,也就是MSP,在程序刚运行的时候,指向程序所占用内存的最高地址.好比附件里面的这个程序序,内存占用以下图:
数组
图中,咱们能够看到,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.
事实上,也是如此,如图:
函数
图中,MSP就是:0X2000 0940.
程序运行后,MSP就是从这个地址开始,往下给函数的局部变量分配地址.
再说说栈的增加方向,咱们能够用以下代码测试:
//保存栈增加方向
//0,向下增加;1,向上增加.
static u8 stack_dir;
//查找栈增加方向,结果保存在stack_dir里面.
void find_stack_direction(void)
{
static u8 *addr=NULL; //用于存放第一个dummy的地址。
u8 dummy; //用于获取栈地址
if(addr==NULL) //第一次进入
{
addr=&dummy; //保存dummy的地址
find_stack_direction (); //递归
}else //第二次进入
{
if(&dummy>addr)stack_dir=1; //第二次dummy的地址大于第一次dummy,那么说明栈增加方向是向上的.
else stack_dir=0; //第二次dummy的地址小于第一次dummy,那么说明栈增加方向是向下的.
}
}
这个代码不是我写的,网上抄来的,思路很巧妙,利用递归,判断两次分配给dummy的地址,来比较栈是向下生长,仍是向上生长.
若是你在STM32测试这个函数,你会发现,STM32的栈,是向下生长的.事实上,通常CPU的栈增加方向,都是向下的.
2,再来讲说,堆(HEAP)的问题.
全局变量,静态变量,以及内存管理所用的内存,都是属于"堆"区,英文名:"HEAP"
与栈区不一样,堆区,则从内存区域的起始地址,开始分配给各个全局变量和静态变量.
堆的生长方向,都是向上的.在程序里面,全部的内存分为:堆+栈. 只是他们各自的起始地址和增加方向不一样,他们没有一个固定的界限,因此一旦堆栈冲突,系统就到了崩溃的时候了.
一样,咱们用附件里面的例程测试:
stack_dir的地址是0X20000004,也就是STM32的内存起始端的地址.
这里原本应该是从0X2000 0000开始分配的,可是,我仿真发现0X2000 0000老是存放:0X2000 0398,这个值,貌似是MSP,可是又不变化,还请高手帮忙解释下.
其余的,全局变量,则依次递增,地址确定大于0X20000004,好比cpu_endian的地址就是0X20000005.
这就是STM32内部堆的分配规则.
3,再说说,大小端的问题.
大端模式：低位字节存在高地址上，高位字节存在低地址上
小端模式：高位字节存在高地址上，低位字节存在低地址上
STM32属于小端模式,简单的说,好比u32 temp=0X12345678;
假设temp地址在0X2000 0010.
那么在内存里面,存放就变成了:
地址 | HEX |
0X2000 0010 | 78 56 43 12 |
CPU究竟是大端仍是小端,能够经过以下代码测试:
//CPU大小端
//0,小端模式;1,大端模式.
static u8 cpu_endian;
//获取CPU大小端模式,结果保存在cpu_endian里面
void find_cpu_endian(void)
{
int x=1;
if(*(char*)&x==1)cpu_endian=0; //小端模式
else cpu_endian=1; //大端模式
}
以上测试,在STM32上,你会获得cpu_endian=0,也就是小端模式.
3,最后说说,STM32内存的问题.
仍是以附件工程为例,在前面第一个图,程序总共占用内存:20+2348字节,这么多内存,究竟是怎么得来的呢?
咱们能够双击Project侧边栏的:Targt1,会弹出test.map,在这个里面,咱们就能够清楚的知道这些内存究竟是怎么来的了.在这个test.map最后,Image 部分有:
==============================================================================
Image component sizes
Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data Debug Object Name
172 10 0 4 0 995 delay.o//delay.c里面,fac_us和fac_ms,共占用4字节
112 12 0 0 0 427 led.o
72 26 304 0 2048 828 startup_stm32f10x_hd.o //启动文件,里面定义了Stack_Size为0X800,因此这里是2048.
712 52 0 0 0 2715 sys.o
348 154 0 6 0 208720 test.o//test.c里面,stack_dir和 cpu_endian 以及 *addr ,占用6字节.
384 24 0 8 200 3050 usart.o//usart.c定义了一个串口接收数组buffer,占用200字节.
112 12 0 0 0 427 led.o
72 26 304 0 2048 828 startup_stm32f10x_hd.o //启动文件,里面定义了Stack_Size为0X800,因此这里是2048.
712 52 0 0 0 2715 sys.o
348 154 0 6 0 208720 test.o//test.c里面,stack_dir和 cpu_endian 以及 *addr ,占用6字节.
384 24 0 8 200 3050 usart.o//usart.c定义了一个串口接收数组buffer,占用200字节.
----------------------------------------------------------------------
1800 278 336 20 2248 216735 Object Totals //总共2248+20字节
0 0 32 0 0 0 (incl. Generated)
0 0 0 2 0 0 (incl. Padding)//2字节用于对其
1800 278 336 20 2248 216735 Object Totals //总共2248+20字节
0 0 32 0 0 0 (incl. Generated)
0 0 0 2 0 0 (incl. Padding)//2字节用于对其
----------------------------------------------------------------------
Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data Debug Library Member Name
8 0 0 0 0 68 __main.o
104 0 0 0 0 84 __printf.o
52 8 0 0 0 0 __scatter.o
26 0 0 0 0 0 __scatter_copy.o
28 0 0 0 0 0 __scatter_zi.o
48 6 0 0 0 96 _printf_char_common.o
36 4 0 0 0 80 _printf_char_file.o
92 4 40 0 0 88 _printf_hex_int.o
184 0 0 0 0 88 _printf_intcommon.o
0 0 0 0 0 0 _printf_percent.o
4 0 0 0 0 0 _printf_percent_end.o
6 0 0 0 0 0 _printf_x.o
12 0 0 0 0 72 exit.o
8 0 0 0 0 68 ferror.o
6 0 0 0 0 152 heapauxi.o
2 0 0 0 0 0 libinit.o
2 0 0 0 0 0 libinit2.o
2 0 0 0 0 0 libshutdown.o
2 0 0 0 0 0 libshutdown2.o
8 4 0 0 96 68 libspace.o //库文件(printf使用),占用了96字节
24 4 0 0 0 84 noretval__2printf.o
0 0 0 0 0 0 rtentry.o
12 0 0 0 0 0 rtentry2.o
6 0 0 0 0 0 rtentry4.o
2 0 0 0 0 0 rtexit.o
10 0 0 0 0 0 rtexit2.o
74 0 0 0 0 80 sys_stackheap_outer.o
2 0 0 0 0 68 use_no_semi.o
2 0 0 0 0 68 use_no_semi_2.o
450 8 0 0 0 236 faddsub_clz.o
388 76 0 0 0 96 fdiv.o
62 4 0 0 0 84 ffixu.o
38 0 0 0 0 68 fflt_clz.o
258 4 0 0 0 84 fmul.o
140 4 0 0 0 84 fnaninf.o
10 0 0 0 0 68 fretinf.o
0 0 0 0 0 0 usenofp.o
104 0 0 0 0 84 __printf.o
52 8 0 0 0 0 __scatter.o
26 0 0 0 0 0 __scatter_copy.o
28 0 0 0 0 0 __scatter_zi.o
48 6 0 0 0 96 _printf_char_common.o
36 4 0 0 0 80 _printf_char_file.o
92 4 40 0 0 88 _printf_hex_int.o
184 0 0 0 0 88 _printf_intcommon.o
0 0 0 0 0 0 _printf_percent.o
4 0 0 0 0 0 _printf_percent_end.o
6 0 0 0 0 0 _printf_x.o
12 0 0 0 0 72 exit.o
8 0 0 0 0 68 ferror.o
6 0 0 0 0 152 heapauxi.o
2 0 0 0 0 0 libinit.o
2 0 0 0 0 0 libinit2.o
2 0 0 0 0 0 libshutdown.o
2 0 0 0 0 0 libshutdown2.o
8 4 0 0 96 68 libspace.o //库文件(printf使用),占用了96字节
24 4 0 0 0 84 noretval__2printf.o
0 0 0 0 0 0 rtentry.o
12 0 0 0 0 0 rtentry2.o
6 0 0 0 0 0 rtentry4.o
2 0 0 0 0 0 rtexit.o
10 0 0 0 0 0 rtexit2.o
74 0 0 0 0 80 sys_stackheap_outer.o
2 0 0 0 0 68 use_no_semi.o
2 0 0 0 0 68 use_no_semi_2.o
450 8 0 0 0 236 faddsub_clz.o
388 76 0 0 0 96 fdiv.o
62 4 0 0 0 84 ffixu.o
38 0 0 0 0 68 fflt_clz.o
258 4 0 0 0 84 fmul.o
140 4 0 0 0 84 fnaninf.o
10 0 0 0 0 68 fretinf.o
0 0 0 0 0 0 usenofp.o
----------------------------------------------------------------------
2118 126 42 0 100 1884 Library Totals //调用的库用了100字节.
10 0 2 0 4 0 (incl. Padding) //用于对其多占用了4个字节
2118 126 42 0 100 1884 Library Totals //调用的库用了100字节.
10 0 2 0 4 0 (incl. Padding) //用于对其多占用了4个字节
----------------------------------------------------------------------
Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data Debug Library Name
762 30 40 0 96 1164 c_w.l
1346 96 0 0 0 720 fz_ws.l
1346 96 0 0 0 720 fz_ws.l
----------------------------------------------------------------------
2118 126 42 0 100 1884 Library Totals
2118 126 42 0 100 1884 Library Totals
----------------------------------------------------------------------
==============================================================================
Code (inc. data) RO Data RW Data ZI Data Debug
3918 404 378 20 2348 217111 Grand Totals
3918 404 378 20 2348 217111 ELF Image Totals
3918 404 378 20 0 0 ROM Totals
3918 404 378 20 2348 217111 ELF Image Totals
3918 404 378 20 0 0 ROM Totals
==============================================================================
Total RO Size (Code + RO Data) 4296 ( 4.20kB)
Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2368 ( 2.31kB) //总共占用:2248+20+100=2368.
Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 4316 ( 4.21kB)
Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2368 ( 2.31kB) //总共占用:2248+20+100=2368.
Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 4316 ( 4.21kB)
==============================================================================
经过这个文件,咱们就能够分析整个内存,是怎么被占用的,具体到每一个文件,占用多少.一目了然了.
4,最后,看看整个测试代码:
main.c代码以下,工程见附件.
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
//ALIENTEK战舰STM32开发板堆栈增加方向以及CPU大小端测试
经过这个文件,咱们就能够分析整个内存,是怎么被占用的,具体到每一个文件,占用多少.一目了然了.
4,最后,看看整个测试代码:
main.c代码以下,工程见附件.
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
//ALIENTEK战舰STM32开发板堆栈增加方向以及CPU大小端测试
//保存栈增加方向
//0,向下增加;1,向上增加.
static u8 stack_dir;
//0,向下增加;1,向上增加.
static u8 stack_dir;
//CPU大小端
//0,小端模式;1,大端模式.
static u8 cpu_endian;
//0,小端模式;1,大端模式.
static u8 cpu_endian;
//查找栈增加方向,结果保存在stack_dir里面.
void find_stack_direction(void)
{
static u8 *addr=NULL; //用于存放第一个dummy的地址。
u8 dummy; //用于获取栈地址
if(addr==NULL) //第一次进入
{
addr=&dummy; //保存dummy的地址
find_stack_direction (); //递归
}else //第二次进入
{
if(&dummy>addr)stack_dir=1; //第二次dummy的地址大于第一次dummy,那么说明栈增加方向是向上的.
else stack_dir=0; //第二次dummy的地址小于第一次dummy,那么说明栈增加方向是向下的.
}
}
//获取CPU大小端模式,结果保存在cpu_endian里面
void find_cpu_endian(void)
{
int x=1;
if(*(char*)&x==1)cpu_endian=0; //小端模式
else cpu_endian=1; //大端模式
}
int main(void)
{
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
uart_init(72,9600); //串口初始化为9600
delay_init(72); //延时初始化
LED_Init(); //初始化与LED链接的硬件接口
printf("stack_dir:%x\r\n",&stack_dir);
printf("cpu_endian:%x\r\n",&cpu_endian);
find_stack_direction(); //获取栈增加方式
find_cpu_endian(); //获取CPU大小端模式
while(1)
{
if(stack_dir)printf("STACK DIRCTION:向上生长\r\n\r\n");
else printf("STACK DIRCTION:向下生长\r\n\r\n");
if(cpu_endian)printf("CPU ENDIAN:大端模式\r\n\r\n");
else printf("CPU ENDIAN:小端模式\r\n\r\n");
delay_ms(500);
LED0=!LED0;
}
}
测试结果如图: