1 參考書籍《零死角玩轉STM32-F429》

2 程式設計過程

  首先我們簡單瞭解下 MDK 的編譯過程，它與其它編譯器的工作過程是類似的，該過程見圖 51-1。

  (1) 編譯， MDK 軟體使用的編譯器是 armcc 和 armasm，它們根據每個 c/c++和彙編原始檔編譯成對應的以“.o”為字尾名的物件檔案(Object Code，也稱目標檔案)，其內容主要是從原始檔編譯得到的機器碼，包含了程式碼、資料以及除錯使用的資訊；

(2) 連結，連結器 armlink 把各個.o 檔案及庫檔案連結成一個映像檔案“.axf”或“.elf”：

(3) 格式轉換，一般來說 Windows 或 Linux

3 程式的組成，儲存和執行

  根據每一個程式的編譯提示，如下圖

  在工程的編譯提示輸出資訊中有一個語句“Program Size： Code=xx RO-data=xx RWdata=xx ZI-data=xx”，它說明了程式各個域的大小，編譯後，應用程式中所有具有同一性質的資料(包括程式碼)

Code：即程式碼域，它指的是編譯器生成的機器指令，這些內容被儲存到 ROM 區。

RO-data： Read Only data，即只讀資料域，它指程式中用到的只讀資料，這些資料被儲存在 ROM 區，因而程式不能修改其內容。例如 C 語言中 const 關鍵字定義的變數就是典型的 RO-data。

RW-data： Read Write data，即可讀寫資料域，它指初始化為“非 0 值”的可讀寫資料，程式剛執行時，這些資料具有非 0 的初始值，且執行的時候它們會常駐在RAM 區，因而應用程式可以修改其內容。例如 C

ZI-data： Zero Initialie data，即 0 初始化資料，它指初始化為“0 值”的可讀寫資料域，它與 RW-data 的區別是程式剛執行時這些資料初始值全都為 0，而後續執行過程與 RW-data 的性質一樣，它們也常駐在 RAM 區，因而應用程式可以更改其內容。例如 C 語言中使用定義的全域性變數，且定義時賦予“0 值”給該變數進行初始化(若定義該變數時沒有賦予初始值，編譯器會把它當 ZI-data 來對待，初始化為 0)；

ZI-data 的棧空間(Stack)及堆空間(Heap)：在 C 語言中，函式內部定義的區域性變數屬於棧空間，進入函式的時候從向棧空間申請記憶體給區域性變數，退出時釋放區域性變數，歸還記憶體空間。而使用 malloc 動態分配的變數屬於堆空間。在程式中的棧空間和堆空間都是屬於 ZI-data 區域的，這些空間都會被初始值化為 0 值。編譯器給出的 ZI-data 佔用的空間值中包含了堆疊的大小(經實際測試，若程式中完全沒有使用 malloc 動態申請堆空間，編譯器會優化，不把堆空間計算在內)。

  程式元件所屬的區域

  4 程式的儲存與執行

  RW-data 和 ZI-data 它們僅僅是初始值不一樣而已，為什麼編譯器非要把它們區分開？這就涉及到程式的儲存狀態了，應用程式具有靜止狀態和執行狀態。靜止態的程式被儲存在非易失儲存器中，如 STM32 的內部 FLASH，因而系統掉電後也能正常儲存。但是當程式在執行狀態的時候，程式常常需要修改一些暫存資料，由於執行速度的要求，這些資料往往存放在記憶體中(RAM)，掉電後這些資料會丟失。因此，程式在靜止與執行的時候它在儲存器中的表現是不一樣的。

  圖中的左側是應用程式的儲存狀態，右側是執行狀態，而上方是 RAM 儲存器區域，下方是 ROM 儲存器區域。程式在儲存狀態時， RO 節(RO section)及 RW 節都被儲存在 ROM 區。當程式開始執行時，核心直接從 ROM 中讀取程式碼，並且在執行主體程式碼前，會先執行一段載入程式碼，它把 RW 節資料從 ROM 複製到 RAM， 並且在 RAM 加入 ZI 節， ZI 節的資料都被初始化為
0。載入完後 RAM 區準備完畢，正式開始執行主體程式。編譯生成的 RW-data 的資料屬於圖中的 RW 節， ZI-data 的資料屬於圖中的 ZI 節。是否需要掉電儲存，這就是把 RW-data 與 ZI-data 區別開來的原因，因為在 RAM 建立資料的時候，預設值為 0，但如果有的資料要求初值非 0，那就需要使用 ROM 記錄該初始值，執行時再複製到 RAM。
  STM32 的 RO 區域不需要載入到 SRAM，核心直接從 FLASH 讀取指令執行。計算機系統的應用程式執行過程很類似，不過計算機系統的程式在儲存狀態時位於硬碟，執行的時候甚至會把上述的 RO 區域(程式碼、只讀資料)載入到記憶體，加快執行速度，還有虛擬記憶體管理單元(MMU)輔助載入資料，使得可以執行比實體記憶體還大的應用程式。而 STM32 沒有 MMU，所以無法支援 Linux 和 Windows 系統。
  當程式儲存到 STM32 晶片的內部 FLASH 時(即 ROM 區)，它佔用的空間是 Code、RO-data 及 RW-data 的總和，所以如果這些內容比 STM32 晶片的 FLASH 空間大，程式就無法被正常儲存了。當程式在執行的時候，需要佔用內部 SRAM 空間(即 RAM 區)，佔用的空間包括 RW-data 和 ZI-data。應用程式在各個狀態時各區域的組成見表 。

  在 MDK 中，我們建立的工程一般會選擇晶片型號，選擇後就有確定的 FLASH 及SRAM 大小，若程式碼超出了晶片的儲存器的極限，編譯器會提示錯誤，這時就需要裁剪程式了，裁剪時可針對超出的區域來優化。

5 後記

  STM32F1系列因為沒有MMU,所以不能跑作業系統。但是比如三星的S3C64310,在其資料手冊上可以看到這麼一句話：It also includes a full MMU to handle virtual memory management. 這說明S3C6410是具備MMU的，可以管理虛擬記憶體。