STM32内存四区详解及启动文件理解指南

内存四区

±———————+ 高地址
| 栈（Stack） | ↓ 向下增长
±———————+
| |
| 空区域 |
| |
±———————+
| 堆（Heap） | ↑ 向上增长
±———————+
| 未初始化数据区（BSS）|
±———————+
| 已初始化数据区 |
±———————+
| 代码段 |
±———————+ 低地址
————————————————

内存四区与启动文件对应

1、栈地址及内存大小分配

栈是先进后出，可以理解为给枪的弹夹装子弹，所以是从高地址往低地址生长，
initial_sp:栈顶地址,也就是最高地址位置。
举例：

存储位置：
物理内存：栈通常位于物理内存的低地址区域（与堆相对）。
虚拟内存：栈的起始地址通常在进程虚拟地址空间的高地址区域，向下增长（具体方向因系统而异）。
管理：
由编译器和操作系统自动管理，遵循后进先出（LIFO）原则。
每次函数调用时，栈帧（包括局部变量、返回地址等）被压入栈；函数返回时，栈帧被弹出。
特性：
速度：分配和释放速度极快。
大小限制：栈的大小通常较小，超出限制会导致栈溢出。

2、堆区

存储位置：
物理内存：动态分配的内存通常位于物理内存的高地址区域。
虚拟内存：堆的起始地址通常在全局/静态数据段之后，向上增长（具体方向因系统而异）。
管理：
由程序员通过malloc/free（C）或new/delete（C++）手动管理。
操作系统通过内存分配器（如brk/sbrk或mmap）管理堆的扩展和收缩。
特性：
灵活性：大小可动态调整，但可能导致内存碎片。
生命周期：由程序员控制，未正确释放会导致内存泄漏。

给堆区分配0x200内存，也就是512字节。align=3，是以2^3=8字节对齐。

heap_base为堆的起始地址，heap_limit为堆的结束地址，因为堆是由低地址向高地址生长的。

一定要注意，这个内存需要自己手动释放，否则内存泄漏就会导致程序崩溃。

3、数据段（Data Segment）

在 STM32 中，数据段和代码段通常都会存储在 Flash 中，但在程序运行时，数据段会被加载到 RAM 中进行操作。

存储位置：

编译时：数据段（包括已初始化的全局变量和静态变量）会存储在 Flash 中。
运行时：程序启动时，这些数据会被复制到 RAM 中，以便在程序运行时进行读写操作。

内容：
已初始化的全局变量和静态变量：这些变量在编译时会被分配到数据段，并存储在 Flash 中。
未初始化的全局变量和静态变量：这些变量存储在 BSS 段（Block Started by Symbol），BSS 段在编译时也会被分配在 Flash 中，但运行时会被初始化为零。

程序启动时的数据加载

当 STM32 上电或复位时，启动代码（Startup Code）会将 Flash 中的数据段和 BSS 段的内容加载到 RAM 中：
已初始化的全局变量和静态变量：从 Flash 中复制到 RAM 的数据段。
BSS 段：未初始化的全局变量和静态变量会被初始化为零。

Vectors是异常/中断向量表的起始位置，_Vectors_End是中断向量表的结束位置， vectors__Size中断向量表的大小。 中断向量表存储在数据段。

4、代码段

存储位置：
物理内存：程序加载时，代码段被映射到物理内存的只读区域。
虚拟内存：通过虚拟内存机制，代码段通常位于进程的虚拟地址空间底部（如0x08048000，具体地址因系统而异）。
特性：
只读：防止程序修改自身代码，增强安全性。
共享：多个进程可共享同一代码段，节省内存。
示例：
程序中的函数指令（如main()）存储在代码段。

代码段下面就是复位函数。

5、程序启动-拓展

复位中断服务程序是系统上电后第一个执行的程序，调用Systemlnit函数初始化系统时钟， 然后调用C库函数_mian，最终调用 main 函数进入C程序的世界。

LDR：从存储器加载字到一个寄存器。
BL：跳转到由寄存器/标号给出的地址，并把跳转前的下条指令地址保存到链接寄存器。
BLX：跳转到由寄存器给出的地址，并根据寄存器的LSE确定处理器的状态，还要把跳转前的下条指令地址保存到链接寄存器。
BX：跳转到由寄存器/标号给出的地址，不用返回。 WEAK：表示弱定义，如果外部文件优先定义了该标号，则首先引用该标号，可以在C语言中重新定义中断服务程序；如果在启动文件之外没有重新定义中断服务程序，则在对应的异常/中断向量表位置处存储的是汇编文件定义的中断服务程序入口地址。
如果在启动文件外，在另外一个C文件中重新定义了中断服务程序，则在对应的异常/中断向量表位置处存储的是C文件中的中断服务程序入口地址。需要注意的是，启动文件中的中断服务程序的名称和C文件中重新定义的中断服务程序名称必须保持一致。

IMPORT：表示该标号来自外部文件，跟C语言中的关键字EXTERN类似。这里表示 Systemlnit 和_main 这两个函数均来自外部的文件。

LDR R0,=SystemInit
Systemlnit的函数入口地址赋给R0寄存器，
BLX  R0
跳转到R0保存的SystemInit地址执行相应的函数并保存下一条指令的地址。执行完返回执行下一条LDR  R0, __main指令。
LDR  R0, __main
__main的函数入口地址赋给R0寄存器，
BX  R0
跳转到R0保存的__main地址执行相应的函数

ENDP

Systemlnit是一个标准的库函数，在system_stm32f4xx.c这个库文件中定义，主要作用是配置系统时钟，在调用这个函数之后，STM32F429的系统时钟被配置为180MHz。 main是一个标准的C库函数，主要作用是初始化用户堆栈，最终调用main函数进入C 程序的世界。

在C应用程序中，必须有一个main函数。需要注意的是，_main不是用户C程序的main 函数。

6、中断服务函数

弱定义：WEAK：表示弱定义，如果外部文件优先定义了该标号，则首先引用该标号，可以在C语言中重新定义中断服务程序；如果在启动文件之外没有重新定义中断服务程序，则在对应的异常/中断向量表位置处存储的是汇编文件定义的中断服务程序入口地址。
一般都会自己手动编写中断服务函数。（和定义的中断函数名一致）

内部已经定义了函数接口所以不自己重写编译也不会报错。

7、用户堆栈初始化

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作者：lccnice