STM32内存分配解析及变量的存储位置_stm32 mmu

作者：代码优化者 | 2024-02-03 14:29:02

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stm32 mmu

内存映射

内存映射

在一些桌面程序中，整个内存映射是通过虚拟内存来进行管理的，使用一种称之为内存管理单元（MMU）的硬件结构来将程序的内存映射到物理RAM。在对于RAM紧缺的嵌入式系统中，是缺少MMU内存管理单元的。因此在一些嵌入式系统中，比如常用的STM32来讲，内存映射被划分为闪存段（也被称为Flash，用于存储代码和只读数据）和RAM段，用于存储读写数据。

STM32的Flash和RAM地址范围

标题中所说的内存是指STM32的Flash和RAM，下图是ARM Cortex M3的地址映射

从图中我们可以看出，RAM地址是从0x2000 0000开始的，Flash地址是从0x8000 0000开始的。

Flash

代码和数据是存放在Flash中的，下面是将Flash内部进行细分之后的一张图，图中表明了代码段，数据段以及常量在Flash中的位置。

如上图所示，Flash又可以分为这么几个部分。分别是文本段（Text），其中文本段中又包含可执行代码（Executable Code）和常量（Literal Value），在文本段之后就是只读数据区域（Read Only Data），当然并不是所有架构的单片机都满足这样一个排布规律，这里只针对于ARM Cortex M3系列的，只读数据段后面接着的就是数据复制段（Copy of Data Section），第一次遇见这个概念的朋友看到数据复制可能会有疑惑，其实这个段充当的作用是存放程序中初始化为非0值得全局变量的初始值，之所以要将初始值存放到这里，是因为全局变量是存放在RAM上的，RAM上的值掉电便丢失，每次上电之后这些变量是要重新赋值的，而重新赋值的值就存放在这里。那为什么不存放初始化为0的全局变量的初始值呢，原因也很简单，既然是初始化为0，那么在上电之后统一对存放初始化为0的全局变量的那块区域清0就好。

下面举一个例子，分析各个变量在上述中的存储位置：


#include <stdio.h>
 
const int read_only_variable = 2000;
 
int data = 500;
 
void my_function(void)
{
    int x=200;
    
    char *str = 'string';
 
}

在上述代码中，read_only_variable是一个用const修饰的全局变量，它是只读的，存放在flash中的只读数据区域，编译器会给read_only_variable分配一个地址，并将2000这个数据存放到这个位置。data这个变量将存放到RAM中的RW区域中（后面将会详细讲解），但是data后面的初始值500 将会被存放到数据复制区域中，也就是上图中的从下往上的第三个区域，在my_function中的变量x将会被存放到RAM中的堆栈中，将x赋值为200，200将被存储到Flash的Text的常量区中，str是一个char型的指针变量，它指向的是字符串第一个字符存放的位置，然而对于字符串string来讲，它是存放在Text常量区的，所以指针变量指向这个区域的一个地址，但是它终归是局部变量，它指向Flash的一个地址，但是其本身还是存放于RAM中的堆栈上的。

RAM

STM32单片机的片内RAM会被链接文件“分区”，为如下几个段：

如上图所示，RAM中包含了如下几个部分，栈（Stack）:存放局部变量和函数调用时返回的地址

堆（heap）:由malloc申请，free释放

bss:存放未初始化或者是初始化为0的全局变量

data：存放初始化为非0的全局变量

下面举一个简单的例子来说明变量在各个段中的存储位置：


#include <stdio.h>
 
int data_var = 500;
 
int bss_var0;
 
int bss_var1 = 0;
 
static int static_var;
 
void my_function(void)
{
    static int static_var1 = 0;
 
    int stack = 0;
 
    char *buffer；
    
    const int value =1;
 
    buffer = malloc(10);
}

上述变量的命名已经很清楚的表明了变量处于RAM中的哪一个段，data var是已经初始化的全局变量，存放在RAM的data区，bssvar0和bssvar1是未初始化和初始化为0的全局变量，它们都存放于RAM中的bss段，由static修饰的staticvar和static_var1都存放于bss段，区别只在于两个变量的作用域不同。stack是在函数内部的局部变量，其存放于RAM的栈区域，用const修饰的局部变量value,虽然它是只读的，但是它是存储于RAM中的栈中的，这里也说明一点，并不是所有用const修饰的变量都是存放于只读变量区的。buffer指针变量用malloc函数申请了10字节的内存空间，那这10字节的内存空间位于堆中。