STM32 堆栈空间分布

news2024/10/7 4:30:06

参考

运行时访问__initial_sp和__heap_base

无RTOS时的情况

在这里插入图片描述
在以上配置的情况下，生成工程。在工程的startup.s文件中，由如下代码：

Stack_Size		EQU     0x400

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__Stack_top		; 自己添加
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
__initial_sp

IF      :DEF:__MICROLIB           
	EXPORT  __initial_sp
	EXPORT  __heap_base
	EXPORT  __heap_limit
	EXPORT  __Stack_top	; 自己添加
ELSE
	IMPORT  __use_two_region_memory
	EXPORT  __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap
	LDR     R0, =  Heap_Mem
	LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
	LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)
	LDR     R3, = Stack_Mem
	BX      LR
	ALIGN
ENDIF

通过以上代码可以看出，需要使能MicroLib才会默认导出__initial_sp,__Stack_top,__heap_base,__heap_limit这几个变量。（如果不使能MicroLib，则需要在上面代码的ELSE下面也添加EXPORT语句将这几个变量导出）。
然后在main.c中添加如下代码，查看以上这些变量的值：

  extern uint32_t __heap_base, __heap_limit;
  extern uint32_t __Stack_top, __initial_sp;
  extern uint32_t __Vectors, __Vectors_End, __Vectors_Size;
  while (1)
  {
  	// 0x200013A8 ~ 0x200015A8  size:0x200  RAM
    printf("heapS[0x%08x], heapE[0x%08x]\r\n", (uint32_t)&__heap_base, (uint32_t)&__heap_limit);
      
    // 0x200019A8 ~ 0x200015A8  size:0x400  RAM
    printf("stackS[0x%08x], stackE[0x%08x]\r\n", (uint32_t)&__initial_sp, (uint32_t)&__Stack_top); 

	// 0x08000000 ~ 0x080000EC  ROM
	printf("VectS[0x%08x], VectE[0x%08x], VectSize[0x%x]\r\n\r\n", (uint32_t)&__Vectors, (uint32_t)&__Vectors_End, (uint32_t)&__Vectors_Size);
  }

从上可以看到，__Stack_top和__heap_limit是一样的，说明这里分配的堆和栈是紧邻的。而且地址刚好也和我们在cubeMx中定义的一致。堆和栈是在RAM中，而中断向量表是在Flash中。

添加FreeRTOS

在这里插入图片描述

从以上三张图中，可以发现，我们给FreeRTOS总共分配了3072(0xC00) Bytes HEAP空间。而我们定义了一个defaultTask并分配了256 * 4 = 1024 Bytes，但是在最后的FreeRTOS Heap Usage页面看到，defaultTask实际使用了1144 Bytes，剩余3072 - 1144 = 1928 Bytes。（除了defaultTask多使用的1144 - 1024 = 120 Bytes外，其余都是可以对上的。）
生成工程后，我们还是将之前的那些堆栈指针地址打印出来，看一下MCU是如何进行地址分配的。只是这里还需要添加FreeRTOS中的堆栈信息了。首先通过追踪configTOTAL_HEAP_SIZE可以发现，堆空间定义为了一个数组：

	static uint8_t ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ];
    uint8_t* osHeapPoint = ucHeap;		// 由于以上变量是 static 类型，所有这里再定义一个指针指向这个 Heap 地址，以便在外部访问它；

然后我们就可以在defaultTask任务里面添加输出以上变量地址的代码了：

  extern uint32_t __heap_base, __heap_limit;
  extern uint32_t __Stack_top, __initial_sp;
  extern uint32_t __Vectors, __Vectors_End, __Vectors_Size;
  extern uint8_t* osHeapPoint;
  
  for(;;) {
  	// 0x20002CF8 ~ 0x20002EF8  size:0x200  RAM
  	printf("HeapS[0x%08x], HeapE[0x%08x]\r\n", (uint32_t)&__heap_base, (uint32_t)&__heap_limit);
	
	// 0x200032F8 ~ 0x20002EF8  size:0x400  RAM
	printf("StackS[0x%08x], StackE[0x%08x]\r\n", (uint32_t)&__initial_sp, (uint32_t)&__Stack_top);

	// 0x200020F8   size: 3072 Bytes(0xC00)
	printf("OsHeapPoint[0x%08x]\r\n\r\n", (uint32_t)osHeapPoint);
	
	// 0x08000000 ~ 0x080000EC  ROM
	printf("VectS[0x%08x], VectE[0x%08x], VectSize[0x%x]\r\n", (uint32_t)&__Vectors, (uint32_t)&__Vectors_End, (uint32_t)&__Vectors_Size);
  }