代码收藏家技术教程 2024-06-10

单片机堆栈知识汇总，持续更新中

单片机常用的堆栈知识汇总

先来聊聊为什么要说这个吧,因为今天代码首先遇到在运行Freertos代码,只能运行一个task,另一个task无法运行,debug后,报hardfault错误,查询后,可能是堆栈分配异常。查阅资料后，修改代码，又遇到了代码No space in execution regions with .问题，单片机资源有限，报这个错误，是我之前并没有考虑过的，因此做出这个汇总，以便阅者和作者自查。

首先关于堆栈空间分配问题

这里0x400，默认是1024（1K）字节（Byte）大小。

讲到字节，我们就来聊聊一点基础知识：

1字节=8位(1 byte = 8bit)
1字=2字节(1 word = 2 byte)
char = uint_8 = 1字节
uint_16 = u16 = 2字节
int_32 = int = 4字节

来举个例子 char a[1024],也就是1024字节空间

接下来继续：

栈(stack)空间，用于局部变量，函数调时现场保护和返回地址，函数的形参等。

堆(heap)空间，主要用于动态内存分配，也就是说用 malloc，calloc, realloc 等函数分配的变量空间是在堆上。

全局区（static）

文字常亮区程序代码区

我们再来聊聊一点基础知识：

stm32f103c8t6 小容量芯片 RAM容量为20KB，FLASH容量为64KB

使用CubeMX对该芯片创建一个工程，然后点击魔术棒可以看到：

它的内置ROM起始地址为0X0800 0000，大小为0X10000，也就是FLASH的大小为：0X10000个字节 = 65536个字节 = 64k个字节 = 64kBytes。
它的内置RAM起始地址为0X2000 0000，大小为0X5000，也就是RAM的大小为：0X5000个字节 = 20480个字节 = 20k个字节 = 20kBytes

接下来继续：

我们如何知道程序占用内存大小：

可以在编译时看到

Program Size: Code=23472 RO-data=852 RW-data=3252 ZI-data=16700

可以在MDK-ARM\XXX（你的项目名）找到.map文件<前提是你在魔术棒的Listing，勾选了.map文件生成>，具体如下：

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Total RO  Size (Code + RO Data)                24324 (  23.75kB)
Total RW  Size (RW Data + ZI Data)             19952 (  19.48kB)
Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)      24596 (  24.02kB)

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以上名词我只捡我关注的简单解释下，详细解释看参考1。

RO_data：Read Only data，包括const关键字定义的变量，在flash区

RW_data：Read Write data，包括C语言中定义的全局变量中未初始化为0的数据，运行时在RAM区，不运行时在flash区

ZI_data：Zero Initialie data，即0初始化数据，即RW_data的0初始化变量，在RAM区

总结：Code + RO_data + RW_data（RO + RW）三种类型需要占用 Flash 空间（未运行时）。RAM不需要用到。

接下来是我们的堆和栈：

ZI-data 的栈空间(Stack)及堆空间(Heap)：在C语言中，函数内部定义的局部变量属于栈空间，进入函数的时候会向栈空间申请内存给局部变量，退出时释放局部变量，归还内存空间。而使用malloc动态分配的变量属于堆空间。在程序中的栈空间和堆空间都是属于ZI-data区域的，这些空间都会被初始值化为0值。编译器给出的ZI-data占用的空间值中包含了堆栈的大小(经实际测试，若程序中完全没有使用malloc动态申请堆空间，编译器会优化，不把堆空间计算在内)。