作者：wenzid

内存映射

在一些桌面程序中，整个内存映射是通过虚拟内存来进行管理的，使用一种称为内存管理单元(MMU)的硬件结构来将程序的内存映射到物理RAM。在对于 RAM 紧缺的嵌入式系统中，是缺少 MMU 内存管理单元的。因此在一些嵌入式系统中，比如常用的 STM32 来讲，内存映射被划分为闪存段（也被称为Flash，用于存储代码和只读数据)和RAM段，用于存储读写数据。

STM32 的 Flash 和 RAM 地址范围

笔者标题所说的内存是指 STM32 的 Flash 和 RAM，下图是 ARM Cortex M3 的地址映射图：

从图中我们可以看到 RAM 地址是从 0x2000 0000 开始的，Flash地址是从 0x0800 0000 开始的，笔者将在下文中着重对这两部分进行剖析。

Flash

代码和数据是存放在 flash 中的，下面是将 flash 内部进行细分之后的一张图，图中标明了代码段，数据段以及常量在 flash 中的位置。

如上图所示，Flash 又可以细分为这么几个部分，分别是文本段 (Text),其中文本段中又包含可执行代码 (Executable Code)和常量 (Literal Value)，在文本段之后就是只读数据区域 (Read Only Data)，当然并不是所有架构的单片机都满足这样一个排布规律，这里只针对ARM Cortex M3 系列，只读数据段后面接着的就是数据复制段 (Copy of Data Section)，第一次遇到这个概念的朋友看到数据复制可能会有所疑惑，其实这个段充当的作用是存放程序中初始化为非 0 值的全局变量的初始值，之所以要将初始值存放到这里，是因为全局变量是存放在 RAM 上的，RAM 上的值掉电便丢失，每次上电后这些变量是要进行重新赋值的，而重新赋的值就存放在这里。那为什么不存放初始化为 0 的全局变量初始值呢，原因也很简单，既然是初始化为 0,那么在上电后统一对存放初始化为 0 的全局变量的那块区域清0就好了。

下面举一个例子分析各个变量在上述中的存储位置：

#include <stdio.h>
const int read_only_variable = 2000;
int data = 500;

void my_function(void)
{
	int x = 200；
	char *str = "string";
}

在上述代码中，read_only_variable 是一个用 const 修饰的全局变量，它是只读的，存放在 flash 中的只读数据区域，编译器会给 read_only_variable 分配一个地址，并将 2000 这个数据存放到这个位置。data 这个变量将存放到 RAM 中的RW区域中 (后面将会进行详细讲解)，但是 data 后面的初始值 500 将会被存放到数据复制区域中， 也就是上图中从下往上的第三个区域。在 my_function 中的变量 x 将会被存放到 RAM 中的堆栈中，将 x 赋值为 200 ,200 将被存储到 flash 里的 Text 中的常量区 (Literal Valu) 中。str 是一个 char 型的指针变量，它指向的是字符串第一个字符存放的位置，然而对于字符串 string 来讲，它是存放在Text常量区的，所以指针变量指向这个区域的一个地址，但是因为它终归中局部变量，它指向 Flash 的一个地址，但是其本身还是存放于 RAM 中的堆栈上的。

RAM

STM32单片机的片内RAM会被链接文件“分区”为如下几个段：

如上图所示，RAM 中包含了如下几个部分：

• 栈 (Stack) : 存放局部变量和函数调用时的返回地址
• 堆 (heap) : 由 malloc 申请，由 free 释放
• bss : 存放未初始化或者是初始化为 0 的全局变量
• data : 存放初始化为非 0 值的全局变量

下面举一个简单的例子来说明变量在各个段中的存储位置：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int data_var = 500;
int bss_var0;
int bss_var1 = 0;
static int static_var;

void my_function(void)
{
	static int static_var1 = 0;
	int stack = 0;
	char *buffer;
	const int value = 1;
	buffer = malloc(10);
}

上述变量的命名已经很清楚地表明了变量处于 RAM 中的哪一个段，data_var 是已经初始化的全局变量，存放在 RAM 的 data 区，bss_var0 和 bss_var1是未初始化和初始化为0的全局变量，他们都存放于 RAM 中的 bss段，由 static 修饰的static_var 和 static_var1 都存放于 bss段，区别只在于两个变量的作用域不同。stack 是在函数内部定义的局部变量，其存放于 RAM 的栈区域，用 const 修饰的局部变量 value ,虽然他是只读的，但是它是存储于 RAM 中的栈中的，这里也说明一点，并不是所有用 const 修饰的变量都是存放于只读变量区的。buffer指针变量用 malloc 函数申请了 10 字节的内存空间，那这10字节的内存空间位于堆中。

堆栈溢出

如果在程序运行的过程中，堆的空间也一直在消耗，同时栈的空间也在增加，那么这时堆和栈如果碰到一起，那么就会造成堆栈溢出，从而导致我们的程序跑飞。

STM32中的map文件分析

在用 keil 编译 STM32 工程之后，我们会得到一个 map 文件，map 文件的最底部有这么一个信息：

上图中的各个段是和上文所述是能够进行对应起来的，正如下面这张表所示：

总结

对于 RAM 和 flash 空间都有限的 MCU 来讲，了解各个变量在内存中的存储位置是很有必要的，他能够很好地帮助我们去解决很多问题。

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2020年2月28日 – 横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST; 纽约证券交易所代码:STM) 为STM32MP1系统微处理器(MPU)产品增加了新的授权合作伙伴和软件功能，并显著提升了处理性能，将时钟速度提高到800MHz，软件引脚与650MHz产品兼容。

新STM32MP1 MPUs现在搭载800MHz Arm®Cortex®-A7双核应用处理器和209MHz Cortex-M4处理器，具有优异的语音和音频处理性能，解码质量达到高清视频级别，在神经网络和机器学习应用中，能够实现更强大的AI（人工智能）功能，还为Android系统带来更好的用户体验。新产品集成运算及3D图形加速器，兼备高能效实时控制和高集成度。

Qt公司高级副总裁Petteri Holländer表示：“我们的高人气的Qt HMI工具包及其基于QML的GUI应用软件都可以部署在STM32 MCU和STM32MP1平台上，在大幅降低开发成本的同时加快客户产品交付周期。ST和Qt的可扩展工具套件可以轻松利用STM32MP1的硬件资源，尤其是3D 硬件GPU加速器，为工业 / 物联网应用带来一个流畅的人机界面渲染解决方案。”

利用STM32MP1的灵活架构，新产品增强了客户代码安全保护功能，例如，身份验证安全启动、客户可用一次性可编程熔丝，以及安全操作系统(OP-TEE:可信执行环境)。密钥生成器签名工具、STM32CubeProgrammer和硬件安全模块(STM32HSM)等整套安全工具可将客户的加密数据安全地输入微处理器。

作为一个主线开源Linux操作系统，OpenSTLinux Distribution 具有在应用处理器内核上运行软件所需的全部基本组件，帮助客户加快开发周期，现在又新增了Android开发者软件包和云计算支持。意法半导体继续积极参与Linux社区开发，坚持主线内核战略。

Bootlin首席执行官Michael Opdenacker表示：“ ST积极参与Linux内核社区活动，这给我们留下深刻的印象。Linux和STM32MP1同步发布将使此次发布会得到更高的关注度。我们认为，ST知道客户的兴趣在哪里，主线版本支持开源项目，新版本免费升级，零成本安全更新，开发社区支持，以及保护长期投资。享有相同的开源DNA，Bootlin很荣幸能成为ST授权合作伙伴，在这个平台上向全球客户提供工程和培训服务。”

除了STM32CubeMX和STM32CubeProgrammer等强大软件工具外，现在STM32CubeIDE调试器也可以在Cortex M-4内核上使用。

授权合作伙伴数量的快速增长极大地扩大了客户的研发能力范围，并加快了STM32MP1系列MPU应用开发周期。除了嵌入式软件 和软件开发工具外，合作伙伴还在培训 和 工程服务方面贡献专业知识。意法半导体与Phytec等多家模块系统厂商合作，满足客户对本地技术支持和系统灵活性的需求。

Phytec产品经理Yves Astein表示：“持续丰富扩大的STM32MP1产品系列，以及大量的图形处理功能和丰富的通信接口，为Phytec的phyCORE-STM32MP1系统模块提供了工业级外设，使得该模块成为人机接口以及各种实时交互应用的最佳选择。这款PhyCore 系统级模块及长期维护服务可降低任何嵌入式设计的复杂性，同时与ST团队的良好关系使我们能够按时交付系统模块，保证客户设计安全。”

意法半导体还与系统级封装制造商Octavo Systems合作，满足空间受限应用的设计需求。

Octavo Systems战略副总裁Greg Sheridan表示：我们很快意识到，Octavo必须开发一个基于STM32MP1的系统级封装，利用ST的Cortex-M产品悠久的成功历史来简化微处理器的开发使用。我们的OSD32MP1 SiP在一个18mm x 18mm的微型封装内集成STM32MP1、STPMIC1、DDR3、振荡器和无源器件，使微处理器像微控制器一样容易上手，让设计人员没有任何生疏感。结合ST授权合作伙伴计划的支持，OSD32MP1 SiP让客户能够在一款功能强大的微处理器上快速开发产品。”

STM32MP1 MPU已通过工业标准认证，结温范围-40°C至125°C，10年成本归集期作业率为100％。800MHz Cortex-A7版STM32MP1现已投产。

本用户手册介绍了STM32Cube的固件库中USB HOST 软件库。使用USB HOST通讯中的几种USB类（MSC, HID, CDC, Audio and MTP）为了简化，使用了STM32F4作为参考平台

本文档适用于STM32产品系列，是关于引导加载程序的应用笔记，帮助用户解决了了解I2C协议问题的应用笔记