STM32单片机程序的存储和执行

本期话题：

ARM单片机程序的存储和执行与PC程序存在很大差别，与ARM-A + Linux平台的程序也存在差别。

对于PC来说，可执行文件存储在磁盘上，当执行的时候，将文件内容（代码和数据）加载到内存中去执行。

而对于单片机来说，程序文件存在ROM中，执行的时候，指令代码不用加载到RAM即可执行。

今天，我们就来聊一聊ARM单片机程序存储和执行的相关内容。搞清楚这些，对我们日常开发将有很大的帮助。

聊一聊：

一般MCU包含的存储空间有：片内Flash和片内RAM。其中，Flash存储的数据在系统掉电后也能正常保存；存放在RAM中的数据掉电后丢失。

本文的MCU以STM32为例，MDK编译完成后生成的程序文件包括以下部分内容：

• Code：代码段，存放程序的代码部分。
• RO-data：只读数据段，存放程序中定义的常量。
• RW-data：读写数据段，存放初始化为非0值的全局变量。

• 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。

编译完成之后，会生成一个.map文件，该文件说明了各个函数占用的空间大小和地址。在文件最后会说明各个字段的关系和大小：

最终生成的文件大小为各个部分的总和：Code + RO Data + RW DATA三部分，ZI Data不占用文件空间，即可执行文件不包含ZI Data。

这个文件一般是bin或者是hex文件，它被烧录进MCU的片内Flash中。

当MCU启动之后，STM32启动文件将RW段中的变量复制到片内RAM中，同时初始化ZI Data所在的RAM空间。

MCU内部的Flash是可以直接运行代码的（通过XIP技术），也就是说，可执行文件的Code和RO Data不会被加载到RAM中。

这就涉及到程序的存储状态了，应用程序具有静止状态和运行状态。静止态的程序被存储在非易失存储器中，如STM32的内部Flash，因而系统掉电后也能正常保存。

但是当程序在运行状态的时候，程序常常需要修改一些暂存数据，由于运行速度的要求，这些数据往往存放在内存中（RAM），掉电后这些数据会丢失。因此，程序在静止与运行的时候它在存储器中的表现是不一样的。

图中的左侧是应用程序的存储状态，右侧是运行状态，而上方是RAM存储器区域，下方是ROM存储器区域。

程序在存储状态时，RO节（RO section）及RW节都被保存在ROM区。

当程序开始运行时，内核直接从ROM中读取代码，并且在执行主体代码前，会先执行一段加载代码，它把RW节数据从ROM复制到RAM，并且在RAM加入ZI节，ZI节的数据都被初始化为0。加载完后RAM区准备完毕，正式开始执行主体程序。

好了，关于STM32单片机程序的存储和执行，到此就介绍完毕了，希望这篇文章能对大家有所帮助。

来源：一起学嵌入式