嵌入式系统中常见内存的划分方法
看到有小伙伴在讨论关于单片机内存的话题,今天就结合STM32给大家描述一下常见的划分区域。

在一个STM32程序代码中,从内存高地址到内存低地址,依次分布着栈区、堆区、全局区(静态区)、常量区、代码区,其中全局区中高地址分布着.bss段,低地址分布着.data段。
总的分布如下所示:
| 内存高地址 | 栈区 |
| 堆区 | |
| .bss段 | |
| .data段 | |
| 常量区 | |
| 内存低地址 | 代码区 |
一、栈区(stack)
-
临时创建的局部变量存放在栈区。
-
函数调用时,其入口参数存放在栈区。
-
函数返回时,其返回值存放在栈区。
-
const定义的局部变量存放在栈区。
2、堆区(heap)
堆区用于存放程序运行中被动态分布的内存段,可增可减。
可以有malloc等函数实现动态分布内存。
有malloc函数分布的内存,必须用free进行内存释放,否则会造成内存泄漏。
3、全局区(静态区)
全局区有.bss段和.data段组成,可读可写。
4、.bss段
未初始化的全局变量存放在.bss段。
初始化为0的全局变量和初始化为0的静态变量存放在.bss段。
.bss段不占用可执行文件空间,其内容有操作系统初始化。
5、.data段
已经初始化的全局变量存放在.data段。
静态变量存放在.data段。
.data段占用可执行文件空间,其内容有程序初始化。
const定义的全局变量存放在.rodata段。
6、常量区
字符串存放在常量区。
常量区的内容不可以被修改。
7、代码区
程序执行代码存放在代码区。
字符串常量也有可能存放在代码区。
通过上面的介绍,可能你对各个数据的存储位置还是很模糊,下面通过一个简单的程序,再来体会理解一下。
通过上面的介绍,可能你对各个数据的存储位置还是很模糊,下面通过一个简单的程序,再来体会理解一下【多余一段】
#include <stdio.h>static unsigned int val1 = 1; //val1存放在.data段
unsigned int val2 = 1; //初始化的全局变量存放在.data段
unsigned int val3 ; //未初始化的全局变量存放在.bss段
const unsigned int val4 = 1; //val4存放在.rodata(只读数据段)unsigned char Demo(unsigned int num) //num 存放在栈区
{char var = "123456"; //var存放在栈区,"123456"存放在常量区unsigned int num1 = 1 ; //num1存放在栈区static unsigned int num2 = 0; //num2存放在.data段const unsigned int num3 = 7; //num3存放在栈区void *p;p = malloc(8); //p存放在堆区free(p);return 1;
}void main()
{unsigned int num = 0 ;num = Demo(num); //Demo()函数的返回值存放在栈区。
}
上面我们已经对堆、栈、全局区、常量区、代码区进行了全面的分析,也举例进行了说明。下面我们在对这些区存放在哪种介质上进行讨论。
8、RAM和ROM、Flash Memory的物理特性
首先,我们需要明白RAM和ROM、Flash Memory的物理特性。
9、RAM
RAM又称随机存取存储器,存储的内容可通过指令随机读写访问。RAM中的存储的数据在掉电是会丢失,因而只能在开机运行时存储数据。其中RAM又可以分为两种,一种是Dynamic RAM(DRAM动态随机存储器),另一种是Static RAM(SRAM,静态随机存储器)。
10、ROM
ROM又称只读存储器,只能从里面读出数据而不能任意写入数据。ROM与RAM相比,具有读写速度慢的缺点。但由于其具有掉电后数据可保持不变的优点,因此常用也存放一次性写入的程序和数据,比如主版的BIOS程序的芯片就是ROM存储器。
11、Flash Memory
由于ROM具有不易更改的特性,后面就发展了Flash Memory。Flash Memory不仅具有ROM掉电不丢失数据的特点,又可以在需要的时候对数据进行更改,不过价格比ROM要高。
12、不同数据的存放位置
由前面的分析我们知道,代码区和常量区的内容是不允许被修改的,ROM(STM32就是Flash Memory)也是不允许被修改的,所以代码区和常量区的内容编译后存储在ROM中。
而栈、堆、全局区(.bss段、.data段)都是存放在RAM中。
至此,关于不同数据存放哪个区域已经全部介绍完了。下面还将介绍一下Keil 的Build Output窗口。
13、Keil 的Build Output窗口

如上图,存在Code、RO-data、RW-data、ZI-data四个代码段大小。
其中Code就是代码占用大小,RO-data是只读常量、RW-data是已初始化的可读可写变量,ZI-data是未初始化的可读可写变量。
有些时候,我们需要知道RAM和ROM的使用情况如何,那么我们就可以使用下面的公式计算。
RAM = RW-data + ZI-data
ROM = Code + RO-data + RW-data
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