单片机的存储、堆栈与程序执行方式

一、单片机存储区域

如图所示位STM32F103ZET6的参数：
单片机的ROM（内部FLASH）：512KB，用来存放程序代码的空间。
单片机的RAM：64KB，一般都被分配为堆、栈、变量等的空间。

二、堆和栈的概念

单片机中的堆和栈是用来存储程序运行时的数据的两个重要区域。堆和栈都存在于单片机的RAM（随机存储器）中。
堆是用来存储动态分配的内存空间的区域。在单片机中，堆的大小取决于程序的需求，但是总大小不能超过单片机硬件的实际RAM大小。堆的分配和释放是由程序员手动控制的，通常使用malloc()和free()等函数来进行操作。
栈是用来存储函数调用和局部变量的区域。每当一个函数被调用时，函数的参数、返回地址和局部变量等信息都会被压入栈中。当函数执行完毕后，这些信息会被弹出栈。栈的大小是由编译器在编译时确定的，通常是根据函数的嵌套深度和局部变量的大小来决定的。
堆和栈都是用来存储程序运行时的数据的区域，但是它们的分配和使用方式有所不同。

三、堆和栈的位置与分配方式

堆栈位置

栈：向低地址扩展，从上往下扩展；
堆：向高地址扩展，从下网上扩展；
设置堆栈的空间大小时要根据程序需求合理调整，如果堆或栈的空间分配不足，导致堆栈溢出，程序跑飞。

合理分配堆栈

可以通过编译后生成的后缀为.htm的文件查看所需的栈的大小：

如图所示为某程序的.htm文件的内容：
最大的栈空间=800bytes+未知
未知的空间去800的20%就足够了。
那么栈空间的大小可以设置为800+160=960byte

堆的分配和释放是由程序员手动控制的，通常使用malloc()和free()等函数来进行操作。栈空间的大小根据我们在程序中分配的最大的堆的大小来决定。当然，最好也预留一些预留，如果在程序中分配了100byte，那么，可以设置堆大小为110bytes。

四、案例分析

打开KEIL工程中的Map File文件后，在文件内容最下方可以看到如下统计。

图中，各代号含义如下，
Code：代码存储区。这部分是存放代码的。
RO-Data：只读数据区。这部分保存程序中用 const 定义的全局常量数据和字符串。
RW-Data：已初始化的读写数据。程序中定义的已经初始化的全局变量和静态变量。
ZI-Data：未初始化的读写数据。程序中定义的未初始化的全局变量和静态变量。这部分内容是在程序运行的时候保存在RAM中的。

五、STM32堆栈设置

六、PC指针与SR指针

SP（Stack Pointer，堆栈指针寄存器）
堆栈是一个用于存储临时数据和函数调用信息的数据结构。SP 指向堆栈的当前顶部，当数据被推入或弹出堆栈时，SP 会相应地递减或递增。

PC（Program Counter，程序计数器）
概念：程序计数器通常有32位或64位，能表示2^32或264个内存地址，程序计数器某一时刻只能存储一个地址，该地址指向下一条将要执行的指令。
功能：是控制指令执行流程的关键，确保指令按照正确的顺序执行。

单片机程序执行过程：
1、首先开辟堆栈：初始化堆栈指针 SP
2、初始化程序计数器指针：初始化 PC 指针
3、从FLASH启动，执行程序：