KEIL 工程中内存分布 MSP 栈溢出的问题分析

1.栈指针溢出现象

当在编程的时候，如果没有栈溢出的意识，某些情况下可能会将局部变量的大小设置的非常大，如下代码：

void fun()
{
    //....
}
int main(void) 
{
    char a[1024];
    char b[1024];
    int  c;
    fun();
    //...
}

局部变量 a、b数组总共的有2k内存大小，如果设置芯片的栈大小为2k时，当运行fun函数时，程序直接进入hardware出现死机的问题。

2.理论分析

keil工程下内存分布

我们先来看一下在keil工程的内存分布：
使用MDK编译代码时，在编译输出窗口会输出以下内容：

Program Size: Code=5756 RO-data=336 RW-data=56 ZI-data=1832

MDK将代码分成了Code,RO-data,RW-data,ZI-data这几个段:

Code ：是存储程序代码（指令）的。
RO-data：是存储const常量，如一些字符串。
RW-data ：是存储初始化值不为0的全局变量。
ZI-data ：是存储未初始化的全局变量或初始化值为0的全局变量。

Flash = Code + RO Data + RW Data;
RAM= RW-data + ZI-data;

MSP指针

我们现在主要来看一下 RAM 的分配， RAM 不仅存放了初始化和未初始化的全局变量，我们还将RAM划分成两个段来存放堆和栈，堆和栈的区分如下：

堆：这部分内存一般用于程序员分配和释放，如使用malloc函数申请的内存
栈：这部分由程序自动完成，如入栈的时候将局部变量存放这个区域

在cortex-M3中， 0地址存放的就是SP的指针值，使用的是“向下生长的满栈”模型, 即SP指向的是栈内存的最高地址，入栈时，SP指针值递减，如下图所示：

image

在stm32 keil工程中设置栈的大小在 starup_stm32f10x_hd.s文件中：

Stack_Size      EQU     0x00000400

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size

意思讲栈的大小设置为了0x00000400 = 1k（我们自己也可以改）。
如上代码中，局部变量有2k大小，当调用fun函数时，程序会将这些局部变量入到栈内存中，这时，MSP指向的位置早已超出了栈内存的位置，如果MSP指向的RAM内存暂时没用到，可能会比较幸运的不出现问题，如果MSP 指向的位置已不在RAM 的范围之内，程序将直接死机。

在eclipse工程（GCC编译）中，内存是通过链接脚本来分布设置的，栈一般设置在RAM的最高地址的那块区域。
在keil工程（ARMCC编译）中是通过分散加载文件设置的，一般是采用keil工程自带的。可以用j-flash 查看编译出来的hex文件，其中前四个字节就是SP指针指向的地址，栈一般设置为RAM 的低地址那块区域。

所以，有时候同样的代码在eclipse工程中能跑过，在keil工程中跑不过，这就是其中的原因。

3. 结论

我们要合理的设置栈的大小和局部变量的大小，合理的分配内存分布。

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