微网站是什么时候创建的,wordpress 修改后台登陆名字,广告优化师是做什么的,做动态效果的插件网站文章目录 1、栈2、栈操作3、Cortex-M中的栈4、MDK中的SP操作流程5、Micro-Lib的SP差别1. 使用 Micro-Lib2. 未使用 Micro-Lib 在嵌入式开发中#xff0c;堆栈是一个很基础#xff0c;同时也是非常重要的名词#xff0c;堆栈可分为堆 (Heap) 和栈 (Stack) 。 栈(Stack): 一种… 文章目录 1、栈2、栈操作3、Cortex-M中的栈4、MDK中的SP操作流程5、Micro-Lib的SP差别1. 使用 Micro-Lib2. 未使用 Micro-Lib 在嵌入式开发中堆栈是一个很基础同时也是非常重要的名词堆栈可分为堆 (Heap) 和栈 (Stack) 。 栈(Stack): 一种顺序数据结构满足后进先出Last-In / First-Out的原则由编译器自动分配和释放。堆(Heap)类似于链表结构可对任意位置进行操作通常由程序员手动分配使用完需及时释放(free)不然容易造成内存泄漏。
1、栈
SPstack pointer 栈指针总是指向栈顶。
计算机中的堆栈主要用来保存临时数据、局部变量、存寄存器参数和中断/调用子程序程序的返回地址。
裸机中SP 指向在系统启动文件中被设置为一个被预留大小的内存块顶部每次调用函数把需要的临时变化放入栈中函数退出后恢复为调用之前的值。
栈的作用
保存现场传递参数汇编代码调用C函数时需传递参数保存临时变量包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量
2、栈操作
Cortex-M 中堆栈方向是向低地址方向增长为满堆栈机制。栈一般放在 .bss 段之后 C语言会自动入栈出栈所以程序员不需要关心这些在汇编的时候加入。汇编语言需要手工处理入栈出栈。
3、Cortex-M中的栈
在 ARM Cortex-M 中 SP 是通用寄存器为 R13 寄存器 在 Corte-M 中采用双栈设计分为 MSP 和 PSP。
MSP 和 PSP 的含义是 Main_Stack_Pointer 和 Process_Stack_Pointer在逻辑地址上他们都是 R13。
权威手册上说的很清楚 PSP 主要是在 Handler 的模式下使用MSP 主要在线程模式下使用当然你在线程模式下也可以调用PSP需要你做特殊的处理
这意味着同一个逻辑地址实际上有两个物理寄存器一个为 MSP一个为 PSP在不同的工作模式调用不同的物理寄存器。在任何一个时刻只能使用一个堆栈指针要么使用 MSP要么使用 PSP。 MSP主堆栈指针当程序复位后开始运行后一直到第一次任务切换完成前使用的都是 MSP即main() 函数运行时用的是 MSP。 PSP进程堆栈指针切换任务之后 PendSV 服务程序中有 ORR LR, LR, #0x04 这句意思就是 PendSV 中断返回后使用的 PSP 指针此时 PSP 已经指向了所运行任务的堆栈所以返回后就可以就接着该任务继续运行下去了。
裸机中只会用到 MSP当 main() 函数开始运行前启动文件会给这个函数分配一个堆栈空间用于保存 main() 函数运行过程中变量的保存。此时MSP就指向了该堆栈的首地址。
4、MDK中的SP操作流程
以 STM32F103C8T6 为例分析在 MDK 中 SP 相关的运行流程。其中 STM32F103C8T6 内存为 20K(0x5000)地址0x20000000 ~ 0x20005000。
STM32 中的启动文件 startup_stm32f10x_md.s 文件与 SP 相关部分代码
; Amount of memory (in bytes) allocated for Stack
; Tailor this value to your application needs
; h Stack Configuration
; o Stack Size (in Bytes) 0x0-0xFFFFFFFF:8
; /hStack_Size EQU 0x00000400AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp; h Heap Configuration
; o Heap Size (in Bytes) 0x0-0xFFFFFFFF:8
; /hHeap_Size EQU 0x00000200AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limitPRESERVE8THUMB; Vector Table Mapped to Address 0 at ResetAREA RESET, DATA, READONLYEXPORT __VectorsEXPORT __Vectors_EndEXPORT __Vectors_Size__Vectors DCD __initial_sp ; Top of StackDCD Reset_Handler ; Reset HandlerDCD NMI_Handler ; NMI HandlerDCD HardFault_Handler ; Hard Fault HandlerDCD MemManage_Handler ; MPU Fault HandlerDCD BusFault_Handler ; Bus Fault HandlerDCD UsageFault_Handler ; Usage Fault HandlerDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD SVC_Handler ; SVCall HandlerDCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor HandlerDCD 0 ; ReservedDCD PendSV_Handler ; PendSV HandlerDCD SysTick_Handler ; SysTick Handler; External InterruptsDCD WWDG_IRQHandler ; Window WatchdogDCD PVD_IRQHandler ; PVD through EXTI Line detectDCD TAMPER_IRQHandler ; TamperDCD RTC_IRQHandler ; RTCDCD FLASH_IRQHandler ; FlashDCD RCC_IRQHandler ; RCCDCD EXTI0_IRQHandler ; EXTI Line 0DCD EXTI1_IRQHandler ; EXTI Line 1DCD EXTI2_IRQHandler ; EXTI Line 2DCD EXTI3_IRQHandler ; EXTI Line 3DCD EXTI4_IRQHandler ; EXTI Line 4DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ; DMA1 Channel 1DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ; DMA1 Channel 2DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ; DMA1 Channel 3DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ; DMA1 Channel 4DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ; DMA1 Channel 5DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ; DMA1 Channel 6DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ; DMA1 Channel 7DCD ADC1_2_IRQHandler ; ADC1_2DCD USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler ; USB High Priority or CAN1 TXDCD USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low Priority or CAN1 RX0DCD CAN1_RX1_IRQHandler ; CAN1 RX1DCD CAN1_SCE_IRQHandler ; CAN1 SCEDCD EXTI9_5_IRQHandler ; EXTI Line 9..5DCD TIM1_BRK_IRQHandler ; TIM1 BreakDCD TIM1_UP_IRQHandler ; TIM1 UpdateDCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ; TIM1 Trigger and CommutationDCD TIM1_CC_IRQHandler ; TIM1 Capture CompareDCD TIM2_IRQHandler ; TIM2DCD TIM3_IRQHandler ; TIM3DCD TIM4_IRQHandler ; TIM4DCD I2C1_EV_IRQHandler ; I2C1 EventDCD I2C1_ER_IRQHandler ; I2C1 ErrorDCD I2C2_EV_IRQHandler ; I2C2 EventDCD I2C2_ER_IRQHandler ; I2C2 ErrorDCD SPI1_IRQHandler ; SPI1DCD SPI2_IRQHandler ; SPI2DCD USART1_IRQHandler ; USART1DCD USART2_IRQHandler ; USART2DCD USART3_IRQHandler ; USART3DCD EXTI15_10_IRQHandler ; EXTI Line 15..10DCD RTCAlarm_IRQHandler ; RTC Alarm through EXTI LineDCD USBWakeUp_IRQHandler ; USB Wakeup from suspend
__Vectors_End__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __VectorsAREA |.text|, CODE, READONLY;*******************************************************************************
; User Stack and Heap initialization
;*******************************************************************************IF :DEF:__MICROLIB EXPORT __initial_spEXPORT __heap_baseEXPORT __heap_limitELSEIMPORT __use_two_region_memoryEXPORT __user_initial_stackheap__user_initial_stackheapLDR R0, Heap_MemLDR R1, (Stack_Mem USR_Stack_Size)LDR R2, (Heap_Mem Heap_Size)LDR R3, Stack_MemBX LR
__initial_sp指向栈顶在运行后会赋值给 MSP。Stack_Size栈大小当前分配为 0x400。__heap_base堆开始地址__heap_limit堆结束地址Heap_Size堆大小当前分配为 0x200。__Vectors中断向量表入口地址__Vectors_End中断向量表结束地址__Vectors_Size中断向量表大小。
Cortex-M 采用矢量中断模式中断向量表首地址放的是栈顶地址__initial_sp。
堆/栈初始化导出相关变量。MDK 中是否使用 Micro-LIB对栈地址影响很大下面重点讲一下。
5、Micro-Lib的SP差别
1. 使用 Micro-Lib
使用 EXPORT 伪指令分别导出 __initial_sp、__heap_base、__heap_limit在 __main 中会处理完后跳转到 C 语言的 main() 函数。
查看 MAP 文件可以得到相关的地址信息
__initial_sp 0x20000408 Data 0 startup_stm32f10x_md.o(STACK)Execution Region RW_IRAM1 (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x08001b78, Size: 0x00000408, Max: 0x00005000, ABSOLUTE)Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object0x20000000 0x08001b78 0x00000004 Data RW 212 .data main_gc9a01.o
0x20000004 0x08001b7c 0x00000004 Data RW 3332 .data mc_w.l(errno.o)
0x20000008 - 0x00000400 Zero RW 186 STACK startup_stm32f10x_md.o 注查看上面的 MAP 文件在使用 Micro-LIB 模式下heap 其实是没有被分配的。 通过 SWD 连接芯片查看 SP 地址
在 startup_stm32f10x_md.s 中 Reset_Handler 中第一句话SP0x20000408进入 main 之后SP0x200003F0进入子函数后SP0x200003E8。MSP 与 SP 地址一样。
在 main() 中通过代码打印获取以上变量
extern uint32_t __Vectors_End;
extern uint32_t __Vectors;
extern uint32_t __Vectors_Size;printf(__Vectors: %08x\r\n, (uint32_t)__Vectors);
printf(__Vectors_End: %08x\r\n, (uint32_t)__Vectors_End);
printf(__Vectors_Size: %08x\r\n, (uint32_t)__Vectors_Size);extern uint32_t __initial_sp;
printf(__initial_sp: %08x\r\n, (uint32_t)__initial_sp);运行结果
__Vectors: 0x08000000
__Vectors_End: 0x080000EC
__Vectors_Size: 0x000000EC # 59 * 4 0xec
__initial_sp: 0x20000408__Vectors 的值与 __initial_sp 的值一致。 2. 未使用 Micro-Lib 使用 IMPORT 伪指令导入 __use_two_region_memory该函数需要用户实现。 使用 EXPORT 伪指令导出 __user_initial_stackheap该函数 startup_stm32f10x_md.s 中已经实现用于提供编译器的初始化C库函数设置用户程序的堆栈所需要的堆栈信息。 LDR R0, Heap_Mem ;堆顶LDR R1, (Stack_Mem Stack_Size) ;栈顶LDR R2, (Heap_Mem Heap_Size) ;堆末地址LDR R3, Stack_Mem ;栈首地址BX LR ;等同于mov pc, lr跳转并切换指令集也就是切换到ARM指令集
查看 MAP 文件可以得到相关的地址信息
Execution Region RW_IRAM1 (Exec base: 0x20000000, Load base: 0x08002330, Size: 0x00000668, Max: 0x00005000, ABSOLUTE)Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object0x20000000 0x08002330 0x00000004 Data RW 212 .data main_gc9a01.o
0x20000004 - 0x00000060 Zero RW 3383 .bss c_w.l(libspace.o)
0x20000064 0x08002334 0x00000004 PAD
0x20000068 - 0x00000200 Zero RW 187 HEAP startup_stm32f10x_md.o
0x20000268 - 0x00000400 Zero RW 186 STACK startup_stm32f10x_md.o通过 SWD 连接芯片查看 SP 地址
在 startup_stm32f10x_md.s 中 Reset_Handler 中第一句话SP0x20000668进入 main 之后SP0x20000650进入子函数后SP00x20000648
__Vectors 的值与栈顶地址一致
