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星火①号RT-Thread入门_系统静态分布分析

发布于 2024-01-02 17:23:45 浏览：712 订阅该版

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# 星火①号RT-Thread入门_系统静态分布分析
星火1号开发板采用的芯片是STM32F404ZGT6。它的存储空间包括Flash与RAM。在Keil工程编译完毕后，会有相应的程序所占用的空间提示信息，如下所示：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/77f6641cc64742fcdefb17e1daa6ea2b.png)
Program Size中主要包含以下几个部分：
1. Code: 代码段，存放了程序的代码部分。
2. RO-data: 只读数据段，存放了程序中定义的常量。
3. RW-data: 读写数据段，存放了程序中，初始化为非零的全局变量。
4. ZI-data：0数据段，存放了未初始化的全局变量及初始化为0的变量。

编译完工程后，可以双击工程，打开.map文件，在该文件中可以查看各个函数所占用的尺寸及地址。如下图所示：
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/3b82d3f46576678ac1dff7e9e1ee7124.png.webp)
图中是三个自定义的线程入口函数。
下图是三个自定义的线程的结构体。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/bf23c790559d51293ed45f85f29577b0.png.webp)
它们的定义方式如下图所示:
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/6caca3f3567e4a8eeaf055ccf9570df6.png)
在.map文件的末尾处也描述了上面几个字段的关系，其中:
1. 代码段与只读数据段的和 = RO size, 表示程序占用的Flash大小。
2. 读写数据段与0数据段的和=RW size，运行时占用的RAM空间大小。
3. 代码段+只读数据段+读写数据段=ROM Size，表示烧写程序所占用的Flash空间大小。

在STM32上电后，默认从Flash启动，启动之后会将RW段中的RW-data搬运到RAM中，另外根据编译器给出的ZI地址和大小分配出ZI段，并将此区域清零初始化。具体过程如下图所示：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/10765cdd14afb43aaa8446cf10f39ab3.png)
剩余的动态内存堆，将作为未使用的RAM空间，应用程序申请和释放的内存块都来自该空间。
如下面例子：
```
int main(void)
{
	rt_uint8_t *msg_ptr;
	msg_ptr = (rt_uint8_t *) rt_malloc(128);
	rt_memset(msg_ptr, 0, 128);
	return 0;
}
```
而全局变量则存放与RW段和ZI段中，RW存放有初始值的全局变量(常量形式的全局变量则存于RO段)，未初始化的全局变量则存于ZI段如下所示：
```
const static rt_uint32_t test_const = 0x12344321;
rt_uint32_t test_UNinit;
rt_bool_t test_init = RT_TRUE;
```
其中test_const为全局常量存于RO段、test_UNinit为未初始化全局变量存于ZI段、test_init为初始化全局变量存于RW段。

Corte-M4编程手册中提供了有关STM32F407的内存映射关系如下图所示：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/36cb3930f2702f63dd0952874e1f350d.png.webp)
其中：
1. 代码段的地址为0x00000000~0x1FFFFFFF。
2. SRAM：0x20000000~0x3FFFFFFF
3. 外设: 0x40000000~0x5FFFFFFF
4. 外部RAM：0x60000000-0x9FFFFFFF
5. 外部设备：0xA0000000~0XDFFFFFFF
6. 专用外围总线: 0xE0000000~0xE00FFFFF
7. 特定内存：0xE0100000~0xFFFFFFFF
其中，RT-Thread涉及到的内容包含Flash地址，SRAM地址、外设地址。
### 总结
在RT-Thread启动的过程中，调用了rt_system_heap_init((void *)HEAP_BEGIN, (void *)HEAP_END)函数对RT-Thread所使用的内存区域进行初始化。参数中具体的配置如下所示

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/c1d1c53e9e3147cd350e483269d44936.png)
其中HEAP_BEGIN则对应RW与ZI段结束的位置。HEAP_END则由STM32_SRAM_SIZE计算得，该参数不能大于芯片所拥有的SRAM空间。
因此后续RT-Thread中所使用的内存空间申请，都来自于该区域(如任务堆栈申请、队列申请等)
而文件中定义的STM32_FLASH_START_ADRESS、STM32_FLASH_SIZE、STM32_FLASH_END_ADDRESS区域则对应了代码段，用于存放代码程序(如线程入口、自定义函数等)。
外设地址的映射则可以查看stm32f407xx.h文件，该文件中定义了各类外设在STM32中的地址映射关系。如下所示：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240102/c46376053cfae8652e2f076cfcdf419f.png)
例如USART2_BASE = (APB1PERIPH_BASE + 0x4400UL) = 0x40000000+0x4400;

综上所述，RT-Thread涉及到的地址空间有如下几部分：
RO段：存放程序代码与全局常量。    0x08000000~0x080FFFFFF
RW段：存放已初始化的全局变量。	0X20000000~BSS段结尾处
ZI段: 存放未初始化的全局变量。
RW段+ZI段对应的地址：0x20000000~HEAP_BEGIN
动态内存堆：存放应用程序申请的内存   HEAP_BEGIN~HEAP_END
外设地址：0x40000000~0x5FFFFFFF