STM32單片機(jī)如何實(shí)現(xiàn)軟硬件結(jié)合？

本文分析 STM32 單片機(jī)到底是如何實(shí)現(xiàn)軟硬件結(jié)合的，接著分析單片機(jī)程序如何編譯、運(yùn)行。

軟硬件結(jié)合

初學(xué)者，通常有一個(gè)困惑，就是為什么軟件能控制硬件？就像當(dāng)年的 51單片機(jī)，為什么只要寫(xiě) P1=0X55，就可以在 IO 口輸出高低電平？要理清這個(gè)問(wèn)題，先要認(rèn)識(shí)一個(gè)概念：地址空間。

尋址空間

什么是地址空間呢？所謂的地址空間，就是PC指針的尋址范圍，因此也叫尋址空間。

大家應(yīng)該都知道，我們的電腦有32位系統(tǒng)和64位系統(tǒng)之分，為什么呢？因?yàn)?2位系統(tǒng)，PC指針就是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，也就是0xffffffff，范圍只有4G尋址空間?，F(xiàn)在內(nèi)存越來(lái)越大，4G根本不夠，所以需要擴(kuò)展，為了能訪問(wèn)超出4G范圍的內(nèi)存，就有了64位系統(tǒng)。STM32是多少位的？是32位的，因此PC指針也是32位，尋址空間也就是4G。

我們來(lái)看看STM32的尋址空間是怎么樣的。在數(shù)據(jù)手冊(cè)《STM32F407_數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf》中有一個(gè)圖，這個(gè)圖，就是STM32的尋址空間分配。所有的芯片，都會(huì)有這個(gè)圖，名字基本上都是叫Memory map，用一個(gè)新芯片，就先看這個(gè)圖。

最左邊，8個(gè)block，每個(gè)block 512M，總共就是4G，也就是芯片的尋址空間。

block 0 里面有一段叫做FLASH，也就是內(nèi)部FLASH，我們的程序就是下載到這個(gè)地方，起始地址是0X800 0000，大家注意，這個(gè)只有1M空間?，F(xiàn)在STM32已經(jīng)有2M flash的芯片了，超出1M的FLASH放在哪里呢？請(qǐng)自行查看對(duì)應(yīng)的芯片手冊(cè)。

在block 1 內(nèi)，有兩段SRAM，總共128K，這個(gè)空間，也就是我們前面說(shuō)的內(nèi)存，存放程序使用的變量。如果需要，也可以把程序放到SRAM中運(yùn)行。407不是有196K嗎？

其實(shí)407有196K內(nèi)存，但是有64k并不是普通的SRAM，而是放在block 0 內(nèi)的CCM。

這兩段區(qū)域不連續(xù)，而且，CCM只能內(nèi)核使用，外設(shè)不能使用，例如DMA就不能用CCM內(nèi)存，否則就死機(jī)。

block 2，是Peripherals，也就是外設(shè)空間。我們看右邊，主要就是APB1/APB2、AHB1/AHB2，什么東西呢？回頭再說(shuō)。

block 3、block4、block5，是FSMC的空間，F(xiàn)SMC可以外擴(kuò)SRAM，NAND FALSH，LCD等外設(shè)。

好的，我們分析了尋址空間，我們回過(guò)頭看看，軟件是如何控制硬件的。對(duì)于這個(gè)疑惑，也可以看此文：代碼是如何控制硬件的？在IO口輸出的例程中，我們配置IO口是調(diào)用庫(kù)函數(shù)，我們看看庫(kù)函數(shù)是怎么做的。例如：

GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3);

這個(gè)函數(shù)其實(shí)就是對(duì)一個(gè)變量賦值，對(duì)GPIOx這個(gè)結(jié)構(gòu)體的成員BSRRL賦值。

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
 /* Check the parameters */
 assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
 assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));


 GPIOx->BSRRL = GPIO_Pin;
}

assert_param：這個(gè)是斷言，用于判斷輸入?yún)?shù)是否符合要求，GPIOx是一個(gè)輸入?yún)?shù)，是一個(gè) GPIO_TypeDef 結(jié)構(gòu)體指針，所以，要用 -> 獲取其成員。

GPIOx是我們傳入的參數(shù)GPIOG，具體是啥？在stm32f4xx.h中有定義。

#define GPIOG               ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)

GPIOG_BASE同樣在文件中有定義，如下：

#define GPIOG_BASE           (AHB1PERIPH_BASE + 0x1800)

AHB1PERIPH_BASE，AHB1地址，有點(diǎn)眉目了吧？在進(jìn)一步看看

/*!
再找找PERIPH_BASE的定義
#define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000)
到這里，我們可以看出，操作IO口G，其實(shí)就是操作 0X40000000+0X1800 這個(gè)地址上的一個(gè)結(jié)構(gòu)體里面的成員。說(shuō)白了，就是操作了這個(gè)地方的寄存器。實(shí)質(zhì)上跟我們操作普通變量一樣，就像下面的兩句代碼，區(qū)別就是變量i是SRAM空間地址，0X40000000+0X1800 是外設(shè)空間地址。
u32 i;
i = 0x55aa55aa;
這個(gè)外設(shè)空間地址的寄存器是IO口硬件的一部分。如下圖，左邊的輸出數(shù)據(jù)寄存器，就是我們操作的寄存器（內(nèi)存、變量），它的地址就是 0X40000000+0X1800+0x14。

	
控制其他外設(shè)也類(lèi)似，就是將數(shù)據(jù)寫(xiě)到外設(shè)寄存器上，跟操作內(nèi)存一樣，就可控制外設(shè)了。

	寄存器，其實(shí)應(yīng)該是內(nèi)存的統(tǒng)稱(chēng)，外設(shè)寄存器應(yīng)該叫做特殊寄存器。慢慢的，所有人都把外設(shè)的叫做寄存器，其他的統(tǒng)稱(chēng)內(nèi)存或RAM。寄存器為什么能控制硬件外設(shè)呢？因?yàn)?，初略的說(shuō)，一個(gè)寄存器的一個(gè)BIT，就是一個(gè)開(kāi)關(guān)，開(kāi)就是1，關(guān)就是0。通過(guò)這個(gè)電子開(kāi)關(guān)去控制電路，從而控制外設(shè)硬件。

	純軟件-包羅萬(wàn)象的小程序

	我們已經(jīng)完成了串口和IO口的控制，但是我們僅僅知道了怎么用，對(duì)其他一無(wú)所知。程序怎么跑的？代碼到底放在那里？?jī)?nèi)存又是怎么保存的？下面，我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，學(xué)習(xí)嵌入式軟件的基本要素。

	分析啟動(dòng)代碼

	函數(shù)從哪里開(kāi)始運(yùn)行？

	每個(gè)芯片都有復(fù)位功能，復(fù)位后，芯片的PC指針（一個(gè)寄存器，指示程序運(yùn)行位置，對(duì)于多級(jí)流水線的芯片，PC可能跟真正執(zhí)行的指令位置不一致，這里暫且認(rèn)為一致）會(huì)復(fù)位到固定值，一般是0x00000000，在STM32中，復(fù)位到 0X08000004。因此復(fù)位后運(yùn)行的第一條代碼就是 0X08000004。前面我們不是拷貝了一個(gè)啟動(dòng)代碼文件到工程嗎？

	startup_stm32f40_41xxx.s，這個(gè)匯編文件為什么叫啟動(dòng)代碼？因?yàn)槔锩娴膮R編程序，就是復(fù)位之后執(zhí)行的程序。在文件中，有一段數(shù)據(jù)表，稱(chēng)為中斷向量，里面保存了各個(gè)中斷的執(zhí)行地址。復(fù)位，也是一個(gè)中斷。

	芯片復(fù)位時(shí)，芯片從中斷表中將 Reset_Handler 這個(gè)值（函數(shù)指針）加載到PC指針，芯片就會(huì)執(zhí)行 Reset_Handler 函數(shù)了。（一個(gè)函數(shù)入口就是一個(gè)指針）

	?
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
              AREA    RESET, DATA, READONLY
              EXPORT  __Vectors
              EXPORT  __Vectors_End
              EXPORT  __Vectors_Size


__Vectors????DCD?????__initial_sp???????????;?Top?of?Stack
?????????????DCD?????Reset_Handler??????????;?Reset?Handler
?????????????DCD?????NMI_Handler????????????;?NMI?Handler
?????????????DCD?????HardFault_Handler??????;?Hard?Fault?Handler
?????????????DCD?????MemManage_Handler??????;?MPU?Fault?Handler
?????????????DCD?????BusFault_Handler???????;?Bus?Fault?Handler
?????????????DCD?????UsageFault_Handler?????;?Usage?Fault?Handler
Reset_Handler 函數(shù)，先執(zhí)行 SystemInit 函數(shù)，這個(gè)函數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)內(nèi)，主要是初始芯片時(shí)鐘。然后跳到 __main 執(zhí)行，__main 函數(shù)是什么函數(shù)？

	是我們?cè)?main.c 中定義的 main 函數(shù)嗎？后面我們?cè)僬f(shuō)這個(gè)問(wèn)題。
; Reset handler
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
        IMPORT  SystemInit
        IMPORT  __main


                 LDR     R0, =SystemInit
                 BLX     R0
                 LDR     R0, =__main
                 BX      R0
                 ENDP

	芯片是怎么知道開(kāi)始就執(zhí)行啟動(dòng)代碼的呢？或者說(shuō)，我們?nèi)绾伟堰@個(gè)啟動(dòng)代碼放到復(fù)位的位置？這就牽涉到一個(gè)一般情況下不關(guān)注的文件 wujique.sct，這個(gè)文件在 wujiqueprjObjects 目錄下，通常把這個(gè)文件叫做分散加載文件，編譯工具在鏈接時(shí)，根據(jù)這個(gè)文件放置各個(gè)代碼段和變量。

	在 MDK 軟件 Options 菜單 Linker 下有關(guān)于這個(gè)菜單的設(shè)置。

	

	把 Use Memory Layout from Target Dialog 前面的勾去掉，之前不可設(shè)置的框都可以設(shè)置了。點(diǎn)擊 Edit 進(jìn)行編輯。

	

	在代碼編輯框出現(xiàn)了分散加載文件內(nèi)容，當(dāng)前文件只有基本的內(nèi)容。

	其實(shí)這個(gè)文件功能很強(qiáng)大，通過(guò)修改這個(gè)文件可以配置程序的很多功能，例如：1 指定FLASH跟RAM的大小于起始位置，當(dāng)我們把程序分成BOOT、CORE、APP，甚至進(jìn)行驅(qū)動(dòng)分離的時(shí)候，就可以用上了。2 指定函數(shù)與變量的位置，例如把函數(shù)加載到RAM中運(yùn)行。

	

	從這個(gè)基本的分散加載文件我們可以看出：

	第6行 ER_IROM1 0x08000000 0x00080000定義了ER_IROM1，也就是我們說(shuō)的內(nèi)部FLASH，從 0x08000000 開(kāi)始，大小 0x00080000。

	第7行.o (RESET, +First)從 0x08000000 開(kāi)始，先放置一個(gè).o文件， 并且用(RESET, +First)指定RESET塊優(yōu)先放置，RESET塊是什么？請(qǐng)查看啟動(dòng)代碼，中斷向量就是一個(gè)AREA，名字叫RESET，屬于READONLY。這樣編譯后，RESET塊將放在0x08000000位置，也就是說(shuō)，中斷向量就放在這個(gè)地方。

	DCD是分配空間，4字節(jié)，第一個(gè)就是__initial_sp，第二個(gè)就是Reset_Handler函數(shù)指針。也就是說(shuō)，最后編譯后的程序，將Reset_Handler這個(gè)函數(shù)的指針（地址），放在0x800000+4的地方。所以芯片在復(fù)位的時(shí)候，就能找到復(fù)位函數(shù)Reset_Handler。

	第8行 *(InRoot$$Sections)什么鬼？GOOGLE??！回頭再說(shuō)。

	第9行 .ANY (+RO)意思就是其他的所有RO，順序往后放。就是說(shuō)，其他代碼，跟著啟動(dòng)代碼后面。

	第11行 RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000定義了RAM大小。

	第12行 .ANY (+RW +ZI)所有的RW ZI，全部放到RAM里面。RW,ZI，也就是變量，這一行指定了變量保存到什么地址。

	分析用戶代碼

	到此，基本啟動(dòng)過(guò)程已經(jīng)分析完。下一步開(kāi)始分析用戶代碼，就從 main 函數(shù)開(kāi)始。 （1） 程序跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)后，RCC_GetClocksFreq 獲取RCC時(shí)鐘頻率；SysTick_Config 配置SysTick，在這里打開(kāi)了SysTick中斷，10毫秒一次。Delay(5);延時(shí)50毫秒。

	?
int main(void){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured,  this is done through SystemInit() function which is called from startup   files before to branch to application main.???To?reconfigure?the?default?setting?of?SystemInit()?function,???refer?to?system_stm32f4xx.c?file?*/  /* SysTick end of count event each 10ms */  RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);  SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 100);  /* Add your application code here */  /* Insert 50 ms delay */  Delay(5);
（2） 初始化 IO 就不說(shuō)了，進(jìn)入while(1)，也就是一個(gè)死循環(huán)，嵌入式程序，都是一個(gè)死循環(huán)，否則就跑飛了。
/*初始化LED IO口*/
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);


GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;


GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);    


/* Infinite loop */
mcu_uart_open(3);
while (1)
{
  GPIO_ResetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
  Delay(100);
  GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);
  Delay(100);
  mcu_uart_test();


  TestFun(TestTmp2);
}
（3） 在while(1)中調(diào)用TestFun函數(shù)，這個(gè)函數(shù)使用兩個(gè)全局變量，兩個(gè)局部變量。
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
u32 TestTmp1 = 5;//全局變量，初始化為5
u32 TestTmp2;//全局變量，未初始化


const u32 TestTmp3[10] = {6,7,8,9,10,11,12,13,12,13};


u8 TestFun(u32 x)//函數(shù)，帶一個(gè)參數(shù)，并返回一個(gè)u8值
{
 u8 test_tmp1 = 4;//局部變量，初始化
 u8 test_tmp2;//局部變量，未初始化


 static u8 test_tmp3 = 0;//靜態(tài)局部變量


 test_tmp3++;


 test_tmp2 = x;


 if(test_tmp2> TestTmp1)
  test_tmp1 = 10;
 else
  test_tmp1 = 5;


 TestTmp2 +=TestTmp3[test_tmp1];


 return test_tmp1;
}
然后程序就一直在 main 函數(shù)的 while 循環(huán)里面執(zhí)行。中斷呢？對(duì)，還有中斷。中斷中斷，就是中斷正常的程序執(zhí)行流程。我們查看Delay函數(shù)，uwTimingDelay不等于0就死等？誰(shuí)會(huì)將uwTimingDelay改為0？
/**
  * @brief  Inserts a delay time.
  * @param  nTime: specifies the delay time length, in milliseconds.
  * @retval None
  */
void Delay(__IO uint32_t nTime)
{
  uwTimingDelay = nTime;


  while(uwTimingDelay != 0);
}
搜索 uwTimingDelay 變量，函數(shù) TimingDelay_Decrement 會(huì)將變量一直減到0。
/**
  * @brief  Decrements the TimingDelay variable.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void TimingDelay_Decrement(void)
{
  if (uwTimingDelay != 0x00)
  {
    uwTimingDelay--;
  }
}
這個(gè)函數(shù)在哪里執(zhí)行？經(jīng)查找，在 SysTick_Handler 函數(shù)中運(yùn)行。誰(shuí)用這個(gè)函數(shù)？
/**
  * @brief  This function handles SysTick Handler.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SysTick_Handler(void)
{
  TimingDelay_Decrement();
}
經(jīng)查找，在中斷向量表中有這個(gè)函數(shù)，也即是說(shuō)這個(gè)函數(shù)指針保存在中斷向量表內(nèi)。當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，就會(huì)執(zhí)行這個(gè)函數(shù)。當(dāng)然，在進(jìn)出中斷會(huì)有保存和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的操作。這個(gè)主要涉及到匯編，暫時(shí)不進(jìn)行分析了。有興趣自己研究研究。通常，現(xiàn)在我們開(kāi)發(fā)程序不用關(guān)心上下文切換了。
__Vectors???DCD?????__initial_sp???????????;?Top?of?Stack
????????????DCD?????Reset_Handler??????????;?Reset?Handler
????????????DCD?????NMI_Handler????????????;?NMI?Handler??????
????????????DCD?????HardFault_Handler??????;?Hard?Fault?Handler?
????????????DCD?????MemManage_Handler??????;?MPU?Fault?Handler???
????????????DCD?????BusFault_Handler???????;?Bus?Fault?Handler??
????????????DCD?????UsageFault_Handler?????;?Usage?Fault?Handler?
????????????DCD?????0??????????????????????;?Reserved??????
????????????DCD?????0??????????????????????;?Reserved?????
????????????DCD?????0??????????????????????;?Reserved????
????????????DCD?????0??????????????????????;?Reserved????
????????????DCD?????SVC_Handler????????????;?SVCall?Handler??
????????????DCD?????DebugMon_Handler???????;?Debug?Monitor?Handler?
????????????DCD?????0??????????????????????;?Reserved?????
????????????DCD?????PendSV_Handler?????????;?PendSV?Handler??
????????????DCD?????SysTick_Handler????????;?SysTick?Handler
余下問(wèn)題 1 __main函數(shù)是什么函數(shù)？是我們?cè)?main.c 中定義的 main 函數(shù)嗎？ 2 分散加載文件中 *(InRoot$$Sections) 是什么？ 3 ZI 段，也就是初始化為 0 的數(shù)據(jù)段，什么時(shí)候初始化？誰(shuí)初始化？ 為什么這幾個(gè)問(wèn)題前面留著不說(shuō)？因?yàn)檫@是同一個(gè)問(wèn)題。順藤摸瓜！

	?

	?

	通過(guò) MAP 文件了解代碼構(gòu)成

	編譯結(jié)果

	程序編譯后，在下方的 Build Output 窗口會(huì)輸出信息：

	?
*** Using Compiler 'V5.06 update 5 (build 528)', folder: 'C:Keil_v5ARMARMCCBin'
Build target 'wujique'
compiling stm32f4xx_it.c...
...
assembling startup_stm32f40_41xxx.s...
compiling misc.c...
...
compiling mcu_uart.c...
linking...
Program Size: Code=9038 RO-data=990 RW-data=40 ZI-data=6000  
FromELF: creating hex file...
".Objectswujique.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
Build Time Elapsed:  0032

	?

	?

	編譯目標(biāo)是 wujique

	C文件compiling，匯編文件assembling，這個(gè)過(guò)程叫編譯

	編譯結(jié)束后，就進(jìn)行l(wèi)ink，鏈接。

	最后得到一個(gè)編譯結(jié)果，9038字節(jié)code，RO 990，RW 40，ZI 6000。CODE，是代碼，很好理解，那RO、RW、ZI都是什么？

	FromELF，創(chuàng)建hex文件，F(xiàn)romELF是一個(gè)好工具，需要自己添加到option中才能用

	map文件配置

	更多編譯具體信息在 map文件中，在 MDK Options 中我們可以看到，所有信息都放在 Listingswujique.map

	默認(rèn)很多編譯信息可能沒(méi)鉤，鉤上所有信息會(huì)增加編譯時(shí)間。

	

	map文件

	打開(kāi)map文件，好亂？習(xí)慣就好。我們抓重點(diǎn)就行了。

	

	map 總信息

	從最后看起，看到?jīng)]？最后的這一段map內(nèi)容，說(shuō)明了整個(gè)程序的基本概況。 有多少RO？RO到底是什么？ 有多少RW？RW又是什么？

	ROM為什么不包括ZI Data？為什么包含RW Data？

	

	Image component sizes

	往上，看看 Image component sizes，這個(gè)就比剛剛的總體統(tǒng)計(jì)更細(xì)了。 這部分內(nèi)容，說(shuō)明了每個(gè)源文件的概況

	首先，是我們自己的源碼，這個(gè)程序我們的代碼不多，只有 main.o，wujique_log.o，和其他一些 STM32 的庫(kù)文件。

	

	第2部分是庫(kù)里面的文件，看到?jīng)]？里面有一個(gè) main.o。main函數(shù)是不是我們寫(xiě)的 main函數(shù)？明顯不是，我們的 main 函數(shù)是放在main.o文件。這么小的一個(gè)工程，用了這么多庫(kù)，你以前關(guān)注過(guò)嗎？估計(jì)沒(méi)有，除非你曾經(jīng)將一個(gè)原本在1M flash上的程序壓縮到能在512K上運(yùn)行。

	

	第3部分也是庫(kù)，暫時(shí)沒(méi)去分析這兩個(gè)是什么東西。

	

	庫(kù)文件是什么？庫(kù)文件就是別人已經(jīng)別寫(xiě)好的代碼庫(kù)。在代碼中，我們經(jīng)常會(huì)包含一些頭文件，例如：

	?

#include  #include  #include  ? 這些就是庫(kù)的頭文件。這些頭文件保存在MDK開(kāi)發(fā)工具的安裝目錄下。我們經(jīng)常用的庫(kù)函數(shù)有：memcpy、memcmp、strcmp等。只要代碼中包含了這些函數(shù)，就會(huì)鏈接庫(kù)文件。

	?

	?

	文件map

	再往上，就是文件 MAP 了，也就時(shí)每個(gè)文件中的代碼段（函數(shù)）跟變量在ROM跟RAM中的位置。首先是 ROM 在 0x08000000 確實(shí)放的是 startup_stm32f40_41xxx.o 中的RESET。

	庫(kù)文件是什么？

	庫(kù)文件就是別人已經(jīng)別寫(xiě)好的代碼庫(kù)。

	在代碼中，我們經(jīng)常會(huì)包含一些頭文件，例如：

	?

	?
#include 
#include 
#include 
這些就是庫(kù)的頭文件。這些頭文件保存在MDK開(kāi)發(fā)工具的安裝目錄下。 我們經(jīng)常用的庫(kù)函數(shù)有：memcpy、memcmp、strcmp等。 只要代碼中包含了這些函數(shù)，就會(huì)鏈接庫(kù)文件。

	
每個(gè)文件有有多行，例如串口，4個(gè)函數(shù)。

	
然后是RAM的，main.o中的變量，放在0x20000000，總共有0x0000000c，類(lèi)型是Data、RW。串口有兩種變量，data和bss，什么是bss？這兩個(gè)名稱(chēng)，是section name，也就是段的意思?？辞懊鎡ype和Attr， RW Data，放在.data段；RW Zero放在.bss段，RW Zero，其實(shí)就是ZI。到底哪些變量是RW，哪些是ZI？

	

	?

	?

	Image Symbol Table

	再往上就是Image Symbol Table，就更進(jìn)一步到每個(gè)函數(shù)或者變量的信息了。

	

	例如，全局變量TestTmp1，是Data，4字節(jié)，分配的位置是0x20000004。

	

	TestTmp3數(shù)組放在哪里？放在0X080024E0這個(gè)地方，這可是代碼區(qū)。因?yàn)槲覀冇胏onst 修飾了這個(gè)全局變量數(shù)組，告訴編譯器，這個(gè)數(shù)組是不可以改變的，編譯器就將這個(gè)數(shù)組保存到代碼中了。 程序中我們經(jīng)常會(huì)使用一些大數(shù)組數(shù)據(jù)，例如字符點(diǎn)陣，通常有幾K、幾十K大，不可能也沒(méi)必要放到RAM區(qū)，整個(gè)程序運(yùn)行過(guò)程這些數(shù)據(jù)都不改變，因此通過(guò)const修飾，將其存放到代碼區(qū)。

	const的用處比較多，可以修飾變量，也可以修飾函數(shù)。更多用法自行學(xué)習(xí)。

	

	那局部變量存放在哪里呢？我們找到了 test_tmp3。

	

	沒(méi)找到test_tmp1/test_tmp2，為什么呢？在定義時(shí)，test_tmp3 增加了 static 定義，意思就是靜態(tài)局部變量，功能上，相當(dāng)于全局變量，定義在函數(shù)內(nèi)，限制了這個(gè)全局變量只能在這個(gè)函數(shù)內(nèi)使用。那 test_tmp1、test_tmp2 放在哪里呢？?局部變量，在編譯鏈接時(shí)，并沒(méi)有分配空間，只有在運(yùn)行時(shí)，才從棧分配空間。

	?
u8 TestFun(u32 x)//函數(shù)，帶一個(gè)參數(shù)，并返回一個(gè)u8值
{ 
  u8 test_tmp1 = 4;//局部變量，初始化 
  u8 test_tmp2;//局部變量，未初始化 
  static u8 test_tmp3 = 0;//靜態(tài)局部變量
上一部分，我們留了一個(gè)問(wèn)題，哪些變量是RW，哪些是ZI？我們看看串口變量的情況，UartBuf3 放在 bss 段，其他變量放在 .data 段。為什么數(shù)組就放在bss？bss是英文Block Started by Symbol的簡(jiǎn)稱(chēng)。

	
到這里，我們可解釋下面幾個(gè)概念了：

	?

	?

	Code 就是代碼，函數(shù)。 RO Data，就是只讀變量，例如用const修飾的數(shù)組。 RW Data，就是讀寫(xiě)變量，例如全局變量跟static修飾的局部變量。 ZI Data，就是系統(tǒng)自動(dòng)初始化為0的讀寫(xiě)變量，大部分是數(shù)組，放在bss段。 RO Size等于代碼加只讀變量。 RW Size等于讀寫(xiě)變量（包括自動(dòng)初始化為0的），這個(gè)也就是RAM的大小。 ROM Size，也就是我們編譯之后的目標(biāo)文件大小，也就是FLASH的大小。但是？為什么會(huì)包含RW Data呢？因?yàn)樗腥肿兞慷夹枰粋€(gè)初始化的值（就算沒(méi)有真正初始化，系統(tǒng)也會(huì)分配一個(gè)初始化空間），例如我們定義一個(gè)變量u8 i = 8;這樣的全局變量，8，這個(gè)值，就需要保存在FALSH區(qū)。

	

	我們看看函數(shù)的情況，前面我們不是有一個(gè)問(wèn)題嗎？__main 和 main 是一個(gè)函數(shù)嗎？查找 main 后發(fā)現(xiàn)，main 是 main，放在 0x08000579。

	

	main 是 main，放在0x08000189

	

	__main 到 main 之間發(fā)生了什么？還記得分散加載文件中的這句嗎？

	?
*(InRoot$$Sections)
__main 就在這個(gè)段內(nèi)。下圖是 __main 的地址，在 0x08000189。__Vectors就是中斷向量，放在最開(kāi)始。

	
在分散加載文件中，緊跟 RESET 的就是 *(InRoot$$Sections)。

	
而且，RESET 段大小正好為 0x00000188。

	
巧合？可以參考PPT文檔《ARM嵌入式軟件開(kāi)發(fā).ppt》。

	
這一段代碼都完成什么功能呢？主要完成 ZI 代碼的初始化，也就是將一部分 RAM 初始化為0。其他環(huán)境初始化……

	最后

	到這里，一個(gè)程序，是怎么組成的，程序是如何運(yùn)行的，基本有一個(gè)總體印象了。

	編輯：黃飛

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