RT-Thread 程序内存分布(转载)

本文转载自 RT-Thread 文档中心

一般 MCU 包含的存储空间有：片内 Flash 与片内 RAM，RAM 相当于内存，Flash 相当于硬盘。编译器会将一个程序分类为好几个部分，分别存储在 MCU 不同的存储区。

Keil 工程在编译完之后，会有相应的程序所占用的空间提示信息，如下所示：

linking...
Program Size: Code=48008 RO-data=5660 RW-data=604 ZI-data=2124
After Build - User command \#1: fromelf --bin.\\build\\rtthread-stm32.axf--output rtthread.bin
".\\build\\rtthread-stm32.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
Build Time Elapsed: 00:00:07

上面提到的 Program Size 包含以下几个部分：
1）Code：代码段，存放程序的代码部分；
2）RO-data：只读数据段，存放程序中定义的常量；
3）RW-data：读写数据段，存放初始化为非 0 值的全局变量；
4）ZI-data：0 数据段，存放未初始化的全局变量及初始化为 0 的变量；

编译完工程会生成一个. map 的文件，该文件说明了各个函数占用的尺寸和地址，在文件的最后几行也说明了上面几个字段的关系：

Total RO Size (Code + RO Data) 53668 ( 52.41kB)
Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2728 ( 2.66kB)
Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 53780 ( 52.52kB)

1）RO Size 包含了 Code 及 RO-data，表示程序占用 Flash 空间的大小；
2）RW Size 包含了 RW-data 及 ZI-data，表示运行时占用的 RAM 的大小；
3）ROM Size 包含了 Code、RO Data 以及 RW Data，表示烧写程序所占用的 Flash 空间的大小；

程序运行之前，需要有文件实体被烧录到 STM32 的 Flash 中，一般是 bin 或者 hex 文件，该被烧录文件称为可执行映像文件。如图 3-3 中左图所示，是可执行映像文件烧录到 STM32 后的内存分布，它包含 RO 段和 RW 段两个部分：其中 RO 段中保存了 Code、RO-data 的数据，RW 段保存了 RW-data 的数据，由于 ZI-data 都是 0，所以未包含在映像文件中，所以映像文件中只包含 Code、RO-data 和 RW-data，和上文 .map 文件中 Total ROM Size 相对应。

STM32 在上电启动之后默认从 Flash 启动，启动之后会将 RW 段中的 RW-data（初始化的全局变量）搬运到 RAM 中，但不会搬运 RO 段，即 CPU 的执行代码从 Flash 中读取，另外根据编译器给出的 ZI 地址和大小分配出 ZI 段，并将这块 RAM 区域清零。

其中动态内存堆为未使用的 RAM 空间，应用程序申请和释放的内存块都来自该空间。
如下面的例子：

rt_uint8_t* msg_ptr;
msg_ptr = (rt_uint8_t*) rt_malloc (128);
rt_memset(msg_ptr, 0, 128);

代码中的 msg_ptr 指针指向的 128 字节内存空间位于动态内存堆空间中。

而一些全局变量则是存放于 RW 段和 ZI 段中，RW 段存放的是具有初始值的全局变量（而常量形式的全局变量则放置在 RO 段中，是只读属性的），ZI 段存放的系统未初始化的全局变量，如下面的例子：

#include <rtthread.h>
const static rt_uint32_t sensor_enable = 0x000000FE;
rt_uint32_t sensor_value;
rt_bool_t sensor_inited = RT_FALSE;
void sensor_init()
{
     /* ... */
}

sensor_value 存放在 ZI 段中，系统启动后会自动初始化成零（由用户程序或编译器提供的一些库函数初始化成零）。sensor_inited 变量则存放在 RW 段中，而 sensor_enable 存放在 RO 段中。