STM32大小端序与堆栈及其增长方向分析

　　在开源电子中看到一篇文章讲的是栈增长和大端/小端问题。学C语言的时候，我们知道堆栈的区别：

　　(1）栈区（stack）：由编译器自动分配和释放，存放函数的参数值、局部变量的值等，其操作方式类似于数据结构中的栈。

　  （2）堆区（heap）：一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收。分配方式类似于数据结构中的链表。

　  （3）全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统自动释放。

　  （4）文字常量区：常量字符串就是存放在这里的。

　  （5）程序代码区：存放函数体的二进制代码。

　　下面的帖子：主要意思是要证明stm32是小端模式，堆从RAM的起始地址处（0x2000 0000）分配内存给全局变量和静态变量，并且堆是向上增长，栈是向下增长。

　　1，首先来看：栈（STACK）的问题。

　　函数的局部变量，都是存放在“栈”里面，栈的英文是：STACK.STACK的大小，我们可以在stm32的启动文件里面设置，以战舰stm32开发板为例，在startup_stm32f10x_hd.s里面，开头就有：

　　Stack_Size EQU 0x00000800

　　表示栈大小是0X800，也就是2048字节。这样，CPU处理任务的时候，函数局部变量做多可占用的大小就是：2048字节，注意：是所有在处理的函数，包括函数嵌套，递归，等等，都是从这个“栈”里面，来分配的。

　　所以，如果一个函数的局部变量过多，比如在函数里面定义一个u8 buf［512］，这一下就占了1/4的栈大小了，再在其他函数里面来搞两下，程序崩溃是很容易的事情，这时候，一般你会进入到hardfault.。。。

　　这是初学者非常容易犯的一个错误。切记不要在函数里面放N多局部变量，尤其有大数组的时候！

　　对于栈区，一般栈顶，也就是MSP，在程序刚运行的时候，指向程序所占用内存的最高地址。比如附件里面的这个程序序，内存占用如下图：

　　

　　图中，我们可以看到，程序总共占用内存：20+2348字节=2368=0X940那么程序刚开始运行的时候：MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940.事实上，也是如此，如图：

　　

　　图中，MSP就是：0X2000 0940.程序运行后，MSP就是从这个地址开始，往下给函数的局部变量分配地址。

　　再说说栈的增长方向，我们可以用如下代码测试：

　　［objc］ view plain copy//保存栈增长方向

　　//0，向下增长;1，向上增长。

　　static u8 stack_dir;

　　//查找栈增长方向，结果保存在stack_dir里面。

　　void find_stack_direction（void）

　　{

　　static u8 *addr=NULL; //用于存放第一个dummy的地址。

　　u8 dummy; //用于获取栈地址

　　if（addr==NULL） //第一次进入

　　{

　　addr=&dummy; //保存dummy的地址

　　find_stack_direction （）; //递归

　　}else //第二次进入

　　{

　　if（&dummy》addr）stack_dir=1; //第二次dummy的地址大于第一次dummy，那么说明栈增长方向是向上的。

　　else stack_dir=0; //第二次dummy的地址小于第一次dummy，那么说明栈增长方向是向下的。

　　}

　　}

　　这个代码不是我写的，网上抄来的，思路很巧妙，利用递归，判断两次分配给dummy的地址，来比较栈是向下生长，还是向上生长。

　　如果你在STM32测试这个函数，你会发现，STM32的栈，是向下生长的。事实上，一般CPU的栈增长方向，都是向下的。

　　2，再来说说，堆（HEAP）的问题。

　　全局变量，静态变量，以及内存管理所用的内存，都是属于“堆”区，英文名：“HEAP”与栈区不同，堆区，则从内存区域的起始地址，开始分配给各个全局变量和静态变量。

　　堆的生长方向，都是向上的。在程序里面，所有的内存分为：堆+栈。 只是他们各自的起始地址和增长方向不同，他们没有一个固定的界限，所以一旦堆栈冲突，系统就到了崩溃的时候了。

　　同样，我们用附件里面的例程测试：

　　

　　stack_dir的地址是0X20000004，也就是STM32的内存起始端的地址。

　　这里本来应该是从0X2000 0000开始分配的，但是，我仿真发现0X2000 0000总是存放：0X2000 0398，这个值，貌似是MSP，但是又不变化，还请高手帮忙解释下。

　　其他的，全局变量，则依次递增，地址肯定大于0X20000004，比如cpu_endian的地址就是0X20000005.

　　这就是STM32内部堆的分配规则。

　　3，再说说，大小端的问题。

　　大端模式：低位字节存在高地址上，高位字节存在低地址上

　　小端模式：高位字节存在高地址上，低位字节存在低地址上

　　STM32属于小端模式，简单的说，比如u32 temp=0X12345678;

　　假设temp地址在0X2000 0010.

　　那么在内存里面，存放就变成了：

　　地址 | HEX |

　　0X2000 0010 | 78 56 43 12 |

　　CPU到底是大端还是小端，可以通过如下代码测试：

　　//CPU大小端

　　//0，小端模式;1，大端模式。

　　static u8 cpu_endian;

　　//获取CPU大小端模式，结果保存在cpu_endian里面

　　void find_cpu_endian（void）

　　{

　　int x=1;

　　if（*（char*）&x==1）cpu_endian=0; //小端模式

　　else cpu_endian=1; //大端模式

　　}

　　以上测试，在STM32上，你会得到cpu_endian=0，也就是小端模式。