《嵌入式实时操作系统：RT-Thread设计与实现》 —3.3　RT-Thread程序内存分布

3.3　RT-Thread程序内存分布

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。

编译完工程后会生成一个.map文件，该文件说明了各个函数占用的尺寸和地址，在该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。图3-3中左图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段中保存了RW-data的数据，由于ZI-data都是0，所以未包含在映像文件中。

图3-3　RT-Thread内存分布

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。

如下面的例子所示：

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，如下面的例子所示：

#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为零（由用户程序或编译器提供的一些库函数初始化为零）。sensor_inited变量则存放在RW段中，而sensor_enable存放在RO段中。