在 STM32 上,裸机与 FreeRTOS 两种开发模式对"堆"和"栈"的划分、位置、用途、管理接口均存在明显差异,可归纳为以下几点:
栈的数量与归属
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裸机:只有"系统栈"(MSP) 一个,中断和主程序共用,大小在启动文件里一次性决定。
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FreeRTOS:多出一个"任务栈"(PSP) 列表,每个任务独享一份;启动文件里只给中断保留"系统栈",主程序不再使用它。
栈空间的位置
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裸机:系统栈由链接脚本直接放在 RAM 高地址,向下增长,和全局变量、堆相邻。
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FreeRTOS:任务栈从 FreeRTOS 管理的 ucHeap 数组(位于 .bss 段)里动态切割而来,与系统栈物理隔离。
堆(Heap)概念的双义
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裸机常说的"堆"指启动文件里
Heap_Size指定的 C 库堆,供malloc/free使用。 -
FreeRTOS 另起炉灶,用
heap_x.c实现私有堆(ucHeap),只能由pvPortMalloc/vPortFree申请释放,C 库堆不再被任务代码使用。
中断期间的栈指针
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裸机:始终使用 MSP,中断嵌套继续压 MSP。
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FreeRTOS:任务跑时 PSP 指向当前任务栈;一旦进中断硬件自动切回 MSP,退出中断再恢复 PSP,实现"双栈"切换。
线程安全
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裸机下
malloc/free没有重入问题。 -
FreeRTOS 里若多任务同时调用
malloc/free会竞争,必须使用内核提供的pvPortMalloc/vPortFree才能保证线程安全。
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内存布局示意(RAM 从低到高)
裸机:.data/.bss → C 库堆(Heap) → 系统栈(Stack)
FreeRTOS:.data/.bss → ucHeap(任务栈+内核对象) → 系统栈(仅中断)
一句话总结:裸机"单栈单堆"由编译器一次划定;FreeRTOS 把用户栈拆成多份任务栈放进自管堆,只留下一份系统栈给中断,二者在地址、管理接口、安全策略上完全分离。