堆栈对于程序来说非常重要，程序能够快速运行，堆栈起到非常大的作用，但你了解堆栈吗？

概述

我们都知道堆栈位于RAM中，现在MCU的RAM相对较大（几十上百K），所以分配的堆栈也是足够大，很多人都不怎么关注这个堆栈的大小。

但是，以前MCU的RAM比较小，甚至1K都不到，所以，以前的工程师就比较关心堆栈的大小。

对于小项目而言，可能我们不用关心堆栈大小。

但是，如果项目大了，你就要注意了，你堆栈大小设置不合理，很有可能导致Fault。

想要知道堆栈有多大才合适，你就需要明白堆栈的作用，下面让大家进一步了解堆栈。

关于堆栈

我们先看一下两点经典的知识。

1.程序的内存分配

一个由C/C 编译的程序占用的内存分为以下几个部分：

栈区（stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

堆区（heap）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式类似于链表。

全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。

文字常量区：常量字符串就是放在这里的，程序结束后由系统释放。

程序代码区：存放函数体的二进制代码。

2.经典例子程序

int a = 0;              //全局初始化区
char *p1;               //全局未初始化区
main()
{  
    int b;                //栈  
    char s[] = "abc";     //栈  
    char *p2;             //栈  
    char *p3 = "123456";  //123456\0在常量区，p3在栈上。  
    static int c =0；//全局（静态）初始化区  
    p1 = (char *)malloc(10);  
    p2 = (char *)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。  
    strcpy(p1, "123456");      //123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}

单片机堆栈

从上面的描述可以看得出来，在代码中是如何占用堆和栈的。

可能很多人还是无法理解，这里再结合STM32的开发过程中与堆栈相关的内容来进行讲述。

1.如何设置STM32的堆栈大小？

这个问题在文章《STM32的启动流程到底是怎样的？》中讲述了在MDK-ARM、IAR EWARM，以及使用STM32CubeMX设置堆栈大小的方法。

2.栈（Stack）

STM32F1默认设置值0x400，也就是1K大小。

Stack_Size    EQU     0x400

函数体内局部变量：

void Fun(void)
{  
    char i;  
    int Tmp[256];  //...
}

局部变量总共占用了256*4 + 1字节的栈空间。 

所以，在函数内有较多局部变量时，就需要注意是否超过我们配置的堆栈大小。 

函数参数：

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)

这里要强调一点：传递指针只占4字节，如果传递的是结构体，就会占用结构大小空间。

提示：在函数嵌套,递归时，系统仍会占用栈空间。

3.堆（Heap）

Heap_Size      EQU     0x200

默认设置0x200（512）字节。

我们大部分人应该很少使用malloc来分配堆空间。

虽然堆上的数据只要程序员不释放空间就可以一直访问，但是，如果忘记了释放堆内存，那么将会造成内存泄漏，甚至致命的潜在错误。

结合Keil分析RAM占用大小

经常在线调试的人，可能会分析一些底层的内容。这里结合MDK-ARM来分析一下RAM占用大小的问题。

在MDK编译之后，会有一段RAM大小信息：

这个大小为0x668，在进行在调试时，会出现：

这个MSP就是主堆栈指针，一般我们复位之后指向的位置，复位执向的其实是栈顶：

而MSP指向地址0x20000668是0x20000000偏移0x668而得来。

具体哪些地方占用了RAM，可以参看map文件中【Image Symbol Table】处的内容：

当然，关于map文件详细分析，可以看我系列教程《Keil系列教程12_map文件全面解析》。

关于堆栈，其实还有很多知识可以拓展，比如：堆栈入栈、出栈，向上、向下增长方式，大小端等，大家感兴趣可以先上网了解一下。

北京联盛德微电子近期重磅推出了两款全新的芯片产品—W802和W803。这两款芯片以其卓越的性能和广泛的应用场景，必将引发物联网行业更多的升级和创新。W802和W803两款Wi-fi/BLE IoT MCU芯片作为新一代智能家居和物联网设备的核心组件，具有高可靠性、高集成、高性能、低功耗、低成本等特点。

W802芯片专门针对带屏类产品和其他各类智能小家电产品而设计。芯片采用QFN56 6*6mm封装；内置高性能32位CPU处理器，最高主频240MHz；支持120MHz高速SPI接口，可支持480*480分辨率液晶屏；同时支持最多13路触摸按键，触摸按键可通过10V动态抗干扰测试，可满足绝大多数触摸按键类产品的需求。同时芯片支持2.4G IEEE802.11b/g/n Wi-Fi标准和BLE4.2蓝牙标准。在应用方面，W802芯片可广泛应用于智能家电、智能仪表、工控屏、温控器、电动自行车、智能充电桩等各类带屏产品中，为人们的生活带来更为便捷智能的控制方式。

W803芯片除了在传统低成本IoT产品上的应用外，特别针对带触摸控制的物联网设备进行了优化，支持多种通信协议，具有低延迟、高传输速率的特点。芯片采用QFN32 4*4mm封装，内置高性能32位CPU处理器，最高主频240MHz；最多支持10路触摸按键，可通过10V动态抗干扰测试。支持2.4G IEEE802.11b/g/n Wi-Fi标准和BLE4.2蓝牙标准。该芯片主要应用于如智能门锁、智能照明、智能窗帘、智能开关控制器、智能小家电等各类带触摸按键的物联网设备中，在有效地提升设备的稳定性和用户体验的同时，因其内置强大的触摸功能，可以直接省去外置触摸芯片及周边电路，极大地降低了产品BOM成本。

当前，带显示屏和带触摸功能的物联网产品市场需求旺盛，产品更新换代迅速。联盛德微电子W802和W803两款芯片产品已经和国内外多家物联网方案商、品牌商建立了产品合作，相关产品也将陆续上市。

1、布线建议

当在电路板布线过程中出现直角弯曲或者锐角时，会出现反射，反射信号可能会干扰其它信号。且拐角区域的电容会增加，并导致特性阻抗发生变化。这种阻抗变化可能会引起信号反射、损耗、串扰等问题。因此，在布线时，应尽量避免直角和锐角弯曲，最好使用至少两个45°的角度来曲线进行布线。为了最大限度地减少任何阻抗变化，最佳的布线方式是采用一个圆弧拐角，如图1所示。这样可以确保信号在电路板上的传输平稳无误。

图1 布线的拐角示例

为了最大限度地减少信号间的串扰，不光在同一层的两个信号之间，还要在相邻层之间，线路要尽量以90°的方式去布线。

复杂的电路板在布线需要使用通孔是需要注意一下，因为这些通孔会增加额外的电容和电感，同时也会增加导线的长度，并且由于特性阻抗的变化会产生反射。当电路使用差分信号时，在两条线上最好都使用通孔，或者在另一条线上补偿延迟。
2、接地

接地技术适用于多层和单层PCB。接地技术的目的是尽量减小接地阻抗，从而降低从电路回到电源的接地回路的电位。

• 将高速信号传输到稳固且不破损的接地平面上。

• 不要把接地平面分成模拟、数字和电源引脚的独立平面。建议使用单一和连续的接地平面。

• 在靠近MCU引脚的任何区域都不应该有任何形式的浮动金属/区块。在信号平面的未使用区域填充铜，并通过通孔将这些铜连接到接地平面。

图2 消除浮动的金属/区块

3、布局上对EMI/EMC和ESD的考虑

这些考虑对于所有的系统和电路板设计都很重要。尽管背后的理论非常容易解释，但每个板子和系统都有其特有的设计方式。有很多PCB和元器件相关的因素也包括在内。

本应用说明没有深入研究电磁理论，也没有解释用不同的技术去对抗这种影响原因，但它考虑了应用于CMOS电路的影响和最推荐的解决方案。EMI是干扰电子设备运行的无线电能量。这种无线电能量可以由设备本身或附近的其他设备产生。研究系统的电磁兼容性，可以测试系统对抗来自周围设备和系统的电磁干扰的能力，电磁噪声或干扰通过两种媒介传播：传导和辐射。

图3 电磁噪声的传播

设计所需考虑如下：

• 电路板的辐射和传导EMI应该小于设计所遵循的标准允许的水平。

• 电路板成功运行所需的抵抗来自周围其他系统的辐射和传导电磁能量（EMC）的能力。

当电路在更高的频率和快速切换的电流和电压下，PCB线路成为辐射电磁能量的有效天线。比如，信号和相应的地线组成的大环路。

一个系统的EMI源由多个部件组成，如PCB、连接器、电缆等。辐射的五个主要来源是：线路上传播的数字信号、电流回环区域、不充分的电源滤波或去耦、传输线效应以及缺乏电源和地平面。快速开关时钟、外部总线和PWM信号被用作控制输出和开关电源中。电源是造成EMI的另一个主要因素。射频信号可以从电路板的一个部分辐射到另一个部分，形成EMI。开关电源会辐射能量，从而无法通过EMI测试。
一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB叠层的构建, 重要连线布局、 器件的选择等, 如果这些没有事前有较佳的安排, 事后解决则会事倍功半, 增加成本。例如时钟部分的位置尽量不要靠近对外的连接器, 高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射, 选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声。高频信号电流的回流路径使其回路面积尽量小（回路阻抗）以减少辐射。还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围. 最后, 适当的选择PCB与外壳的接地点等方式去优化。

这是一个巨大的话题有许多书籍、文章和白皮书详细介绍了其背后的理论和设计标准，以消除其影响。

就EMI/EMC和ESD问题而言，每个电路板或系统都是不同的，需要有自己的解决方案。然而，减少不必要的电磁能量产生的通用准则如下：

• 确保电源的额定功率符合应用要求，并使用去耦电容进行优化。

• 在电源上提供足够的滤波电容。BULK/旁路和去耦电容应具有低等效串联电感（ESL）。

• 如果在布线层上有可用的空间，就创建地平面。用通孔将这些接地区域连接到地平面上。

• 保持电流回路尽可能小。尽可能多地添加去耦电容。始终应用电流回流规则以减少环路面积。

• 让高速信号远离其他信号，特别是远离输入和输出端口或连接器等。

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近日，搭载芯驰高性能MCU的明然科技悬架控制器（CDC）批量下线，在奇瑞瑞虎9、星途瑶光等车型上正式量产。芯驰MCU成为国内首个应用于主动悬架的车规控制芯片，率先实现了高性能、高可靠车规MCU在这一领域的规模化量产。

在新能源和智能化浪潮下，汽车底盘、悬架受到越来越多的重视，主动悬架的研发与应用引发市场关注。智能电动车需要性能更好的悬架以提升车身稳定性，悬架控制器（CDC）作为电控悬架系统的控制核心，通过对减振器和空气弹簧进行控制，可以有效提升车辆的舒适性和操控性，这对于搭载其中的MCU控制芯片有着非常高的性能要求和功能安全要求。

芯驰MCU产品E3系列于2022年正式推出，以行业天花板级别的性能参数和功能安全认证等级，广泛应用于底盘、转向、动力、BMS电池管理、ADAS智能驾驶等核心域控领域。

目前，已有超过100家客户采用芯驰E3进行产品设计，覆盖主机厂、智能驾驶企业、激光雷达及电池厂商等。

明然科技CDC是芯驰产品在主动悬架上的首个落地应用。明然科技研发总监何洪表示：“芯驰E3系列主频高达600MHz，是首个获得德国莱茵ASIL D/SIL 3功能安全产品认证的MCU产品，在底层代码成熟度、软件配置等各个层面都充分满足明然科技打造行业一流CDC产品的需求。我们非常高兴能够共同打造一站式的国产车规芯片开发和量产平台，联手为中国汽车行业提供一流的底盘域产品。”

与现在车上大规模采用的100MHz MCU, 和部分200-300MHz高性能MCU相比，芯驰E3主频的大幅提升不只是数字的改变，更是处理能力和实时性的全面提升，能够实现更平稳的底盘操控，以及对未来智能汽车所需的服务型架构支撑。

除了性能参数外，芯驰E3还满足AEC-Q100 Grade 1可靠性认证，是国内首个获得德国莱茵ASIL D/SIL 3功能安全产品认证、国内首个获得国密二级认证的MCU产品，将功能安全、信息安全等级同时引领行业高标准。值得一提的是，E3系列中用于支持应用AUTOSAR的量产版本MCAL也由芯驰提供，并且同样做到了满足功能安全，这些软件层面的相关功能安全认证工作正在推进中。

通过搭载芯驰MCU，明然科技CDC拥有2个主频为600MHz的Cortex-R5F锁步核、3MBytes的片上SRAM、内存保护单元以及硬件加密模块等，同时集成了高精度比例电磁阀驱动模块以及六轴惯性传感器(IMU)，支持PSI5通信、CAN-FD通信、FOTA远程刷新等功能，同时符合AUTOSAR软件架构、ASIPCE开发流程、ISO26262 ASILD功能安全以及Cyber Security信息安全要求。

目前，在奇瑞瑞虎9、星途瑶光等车型上，该款CDC已经正式量产。随着芯驰与明然科技合作的不断深入，双方将继续打造领先的底盘域产品，并共同推进在更多车型上的量产应用。

关于明然科技 

明然科技成立于2017年，公司核心技术团队主要来自博世、宁德时代、上汽通用、经纬恒润等。

明然科技聚焦于汽车电动化和智能化领域，量产产品包括电池管理系统(BMS)、电池配电盒(BDU)、整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)、以太网网关(IGW)、智能电池传感器(IBS)、 车身域控制器(DCU)、主动悬架控制器(CDC)、电子助力转向控制器(EPS)等十余款电控产品，累计出货量达到几十万套。

明然科技致力于为中国汽车行业提供一流的产品和服务，客户包括广汽乘用车、奇瑞汽车、赛力斯、东风岚图、赣锋电池等几十家主机厂和零部件供应商。

嵌入式开发软件和服务的全球领导者IAR今日宣布，与中科芯集成电路有限公司（以下简称中科芯）达成生态合作，IAR已全面支持CKS32系列MCU的应用开发。这一合作将进一步推动嵌入式系统的发展，并为开发者提供更完整、高效的开发解决方案。

IAR Embedded Workbench集成开发环境一直是全球众多开发者首选的嵌入式软件开发解决方案之一。这一强大的工具套件已全面支持中科芯CKS32系列MCU，为开发者提供了无与伦比的支持。通过该解决方案，开发者可以充分利用代码优化功能，同时还享有一系列强大的调试功能，包括代码和数据断点、运行时堆栈分析、调用堆栈可视化等。此外，IAR Embedded Workbench还整合了静态代码分析工具C-STAT以及动态代码分析工具C-RUN，可帮助开发者及早发现潜在问题，从而提高代码质量。不仅如此，IAR还提供经过TÜV SÜD认证的功能安全版本，满足ISO 26262等功能安全认证标准，为开发功能安全产品的开发者提供了强有力的支持。

中科芯是国内一流的科研单位和集成电路骨干企业，中科芯MCU事业部专注于32位MCU芯片研发、生产和销售，已批量供货多个系列MCU产品。目前中科芯的CKS32系列MCU已发展成18个产品序列，涵盖了超过100款量产型号，以其卓越的运算性能、兼容性、使用体验以及全产业链的品质和生命周期管控能力而闻名于业内。这些MCU广泛应用于高端消费电子、能源管理、汽车电子、工业控制、电机驱动、智能电表、医疗电子、安防、无线通信等对安全性和可靠性要求极高的领域。

中科芯MCU事业部总经理胡凯先生表示：“我们非常高兴与IAR建立合作伙伴关系。这一合作将有助于中科芯MCU更好地满足国内客户的需求，同时为符合ISO26262功能安全要求的车规级MCU芯片客户提供更高效、便捷和安全的MCU代码调试和优化支持。中科芯MCU将继续与行业生态伙伴紧密合作，构建完整的生态环境，为客户提供从芯片硬件到软件算法、从参考方案到系统设计的全方位支持。”

IAR亚太区副总裁Kiyo Uemura表示：“我们对与中科芯的合作感到非常高兴。这次合作为中国开发者提供了高质量的开发工具，以及原厂技术支持。我们将中国视为全球最重要的市场，深知这里充满潜力和机遇。我们将继续与中国本地厂商紧密合作，共同构建嵌入式领域的繁荣生态系统，为本地客户提供世界一流的技术支持和解决方案，以推动中国嵌入式产业的蓬勃发展。”

中科芯和IAR共同期待为嵌入式开发者和最终用户提供更丰富的资源和支持，为中国嵌入式领域带来更多创新和突破。

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