STM32的堆栈及其内存存储结构

上一篇文章中，为了提取jlink-ob的bin文件，需要到jlinkARM.dll中获取，因此必须要了解STM32编译后的指令特点及其存储特性，所以这一篇先来看看堆栈和存储，以及SP这个栈顶地址是怎么确定的。

如何获取Jlink-ob的固件

今天来科普一下堆栈的概念，以及SMT32存储器是如何存储代码的。

堆和栈的概念其实是渐进式的来看，首先堆栈是一种数据结构，其次程序运行的时候利用了这样的数据结构，在MCU的内存中营造出了这两个区域来配合程序执行。

一，什么是堆栈和队列

堆栈对应到英文单词就是heap和stack。

这里要注意，在数据结构中，队列和的堆栈是不同类型的数据结构。

我记得初学计算机的时候，有一个很有意思的题目–摞盘子。

我现在每天的生活中都在亲历这个题目，晚饭后，我会把厨房收拾干净，所有的盘子都洗干净摞在一起。

旁边那一摞盘子其实就是我设计的一个栈，他有一个特点，那就是我做饭的时候一定先要从最上面拿起一个盘子乘菜。

而当我刷锅洗碗时，我会把洗好的盘子再放回最上面。

如果觉察到下面的盘子积灰了，那说明我们的栈深度还足够，否则我会认为最近做的菜有点多了。

好了，上面就是一个数据结构 — 栈的问题，下面我们看一下鸡蛋的问题。

额，不是鸡蛋，是队列的问题。

我最近买了一个储存鸡蛋的盒子，设计的很巧妙，买来鸡蛋我就从上面一个一个的放进去，然后放在冰箱的最上面。

需要鸡蛋的时候，我就从下面取一颗，源源不断。

你会发现，我吃的永远是剩的最陈旧的那一颗鸡蛋，这就是队列。

到了计算机系统中，堆和栈被分别了开来。

其中栈保持原有的特性，也可以叫做堆栈，它是一种运算受限的线性表，限制仅允许在表的一段进行插入和删除操作，可以被操作的这一端叫做栈顶，另一端叫做栈底，也就是容易积灰的那一端。

栈在程序运行的过程中主要负责存储局部变量，比如我们函数中定义的变量，如果控制器内核的寄存器不够用了，它就会把这个变量放到栈里面先存一会。

在操作系统中，任务切换时的现场参数保存也是存放到对应任务的栈（这里的栈其实放在STM32的全局变量里面）里面。

上面有点迷糊，这里我们主要讨论STM32裸机程序的堆栈情况。

在STM32中，堆是用来给分配动态内存的，系统只有用到malloc的时候才会使用这个区间，后面在讲这个位置。

我先看看，每次编译完程序，编译器链接后，会提供一个生成信息。

代码编译后提示信息可以看到的内容

Code ：是代码占用的空间,存储到Flash【ROM】中的程序代码。
RO-data：是 Read Only 只读常量的大小，如const修饰的变量。用来存储程序的指令和常量，保存在Flash【ROM】中。
RW-data：是（Read Write） RW是可读可写变量，就是初始化时候就已经赋值了的（上电前就已经确定值的），RW + ZI就是你的程序总共使用的RAM字节数。
ZI-data：是（Zero Initialize）没有初始化的可读写变量的大小，就是程序中用到的变量并且被系统初始化为0的变量的字节数。

Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)这样所写的程序占用的ROM的字节总数，这部分在我们进行程序下载的时候，会全部存储在SMT32的Flash中。

当系统上电后，内核会将一部分数据存搬运到RAM当中，因为我们定义的很多变量是可读取的，所以要放到RAM中。

这其中包括RW-data和ZI-data。

对于RW-data，需要一点一点的搬运过去，既然是搬运，那么在FLASH中本来就会存储一份，所以RW-data会占用Flash空间。

而对于ZI-data，由于它没有初始化，所以它的初始值无所谓，所以我们只需要知道它的个数，在RAM中直接画一片地方给他用就行了，因此ZI-data无需单独在Flash中存储一份。

我们所说的堆栈，就在上述执行过程中同样的被画了一块自留地。