单片机内存管理和启动文件

一、常见存储器介绍

FLASH又称为闪存，不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据，U盘和MP3里用的就是这种存储器。在以前的嵌入式芯片中，存储设备一直使用ROM(EPROM)，随着技术的进步，现在嵌入式中基本都是FLASH，用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用(U盘)。
RAM随机存储器（Random Access Memory）表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。比如电脑的内存条。

RAM有两大类，一种称为静态RAM(Static RAM/SRAM)，SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。另一种称为动态RAM(Dynamic RAM/DRAM)，DRAM保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。

二、STM32 的存储器映射分析

STM32存储器映射表（选用的是STM32F103VE的，不同的型号Flash 和 SRAM 的地址空间不同，起始地址都是一样的）：

STM32 的内存管理主要就是对0X0800 0000 开始的 Flash 部分和0x2000 0000 开始的 SRAM 部分使用管理

三、C/C++ 程序编译后的存储数据段

.data

数据段，储存已初始化且不为0的全局变量和静态变量（全局静态变量和局部静态变量）。

static声明的变量放在data段。

需要在 RAM里面运行，但是起初需要保存在 Flash里面，程序运行后复制到 RAM里面运行，需要占用Flash空间
.BSS

Block Started by Symbol。储存未初始化的，或初始化为0的全局变量和静态变量。

BSS段属于静态内存分配，所以放在RAM里。
.text（CodeSegment/Text Segment）

代码段，储存程序代码。也就是存放CPU执行的机器指令(machineinstructions)。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读(某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序)。

在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。

放在Flash里。
.constdata

储存只读常量。const修饰的常量，不管是在局部还是全局放在Flash 里。

所以为了节省 RAM，把常量的字符串，数据等用const声明
heap（堆）

堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段。他的大小并不固定，可动态扩张或者缩减，由程序员使用malloc()和free()函数进行分配和释放。当调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）。

放在RAM里

其可用大小定义在启动文件startup_stm32fxx.s中。
stack（栈）

栈又称堆栈，是用户存放程序临时创建的局部变量，由系统自动分配和释放。可存放局部变量、函数的参数和返回值（但不包括static声明的变量，static意味着放在 data 数据段中）。

四、单片机启动过程

设置堆栈指针 SP = _initial_sp
设置PC指针 = Reset_Handler
配置系统时钟SystemInit
配置外部 SRAM 用于程序变量等数据存储（可选）
调用C库的 _main 函数，最终调用main函数

五、start_xxx.s启动文件讲解

5.1 开辟栈空间和堆空间

代码的开始，就是开辟栈空间，用于局部变量，函数调用，函数参数等。

接下来是开辟堆空间，主要用于动态内存分配，使用malloc，calloc等函数分配的变量空间是在堆上的。

5.2 中断向量表部分

5.3 Reset_Handler 系统启动

系统上电或者复位后首先执行的代码就是复位中断服务函数 Reset_Handler：

图中的 Reset_Handler 中断服务函数使用了WEAK，说明在外部可以自定义Reset_Handler 函数

PROC、ENDP这一对伪指令把程序分为若干个过程，是程序结构更加清晰

_main 标号表示 C/C++标准实时库函数里的一个初始化子程序 _main的入口地址。该程序的一个主要作用是初始化堆栈（跳转_user_initial_stackheap标号进行初始化堆栈），并初始化映像文件，最后跳转到C程序中的main函数。这也正解释了为什么所有的C程序必须有一个main函数作为程序的起点，因为这是由C/C++标准实时库所规定的。