Проблемы связывания и памяти для микроконтроллеров STM32F1

Давайте посмотрим на скрипт компоновщика STM32F103:

/* Entry Point */
ENTRY(Reset_Handler)

/* Highest address of the user mode stack */
_estack = 0x20005000;    /* End of 20K RAM */

/* Generate a link error if heap and stack don't fit into RAM */
_Min_Heap_Size = 0;      /* Required amount of heap  */
_Min_Stack_Size = 0x100; /* Required amount of stack */

/* Specify the memory areas */
MEMORY
{
  FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 128K
  RAM (xrw)       : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
  MEMORY_B1 (rx)  : ORIGIN = 0x60000000, LENGTH = 0K
}

/* Define output sections */
SECTIONS
{
  /* The startup code goes first into FLASH */
  .isr_vector :
  {
    . = ALIGN(4);
    KEEP(*(.isr_vector)) /* Startup code */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  /* The program code and other data goes into FLASH */
  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.text)           /* .text sections (code) */
    *(.text*)          /* .text* sections (code) */
    *(.rodata)         /* .rodata sections (constants, strings, etc.) */
    *(.rodata*)        /* .rodata* sections (constants, strings, etc.) */
    *(.glue_7)         /* Glue arm to thumb code */
    *(.glue_7t)        /* Glue thumb to arm code */

    KEEP (*(.init))
    KEEP (*(.fini))

    . = ALIGN(4);
    _etext = .;        /* Define a global symbols at end of code */
  } >FLASH


   .ARM.extab   : { *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*) } >FLASH
    .ARM : {
    __exidx_start = .;
      *(.ARM.exidx*)
      __exidx_end = .;
    } >FLASH

  .ARM.attributes : { *(.ARM.attributes) } > FLASH

  .preinit_array     :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_start = .);
    KEEP (*(.preinit_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_end = .);
  } >FLASH
  .init_array :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.init_array.*)))
    KEEP (*(.init_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_end = .);
  } >FLASH
  .fini_array :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);
    KEEP (*(.fini_array*))
    KEEP (*(SORT(.fini_array.*)))
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);
  } >FLASH

  /* Used by the startup to initialize data */
  _sidata = .;

  /* Initialized data sections goes into RAM, load LMA copy after code */
  .data : AT ( _sidata )
  {
    . = ALIGN(4);
    _sdata = .;        /* Create a global symbol at data start */
    *(.data)           /* .data sections */
    *(.data*)          /* .data* sections */

    . = ALIGN(4);
    _edata = .;        /* Define a global symbol at data end */
  } >RAM

  /* Uninitialized data section */
  . = ALIGN(4);
  .bss :
  {
    /* This is used by the startup in order to initialize the .bss secion */
    _sbss = .;         /* Define a global symbol at BSS start */
    __bss_start__ = _sbss;
    *(.bss)
    *(.bss*)
    *(COMMON)

    . = ALIGN(4);
    _ebss = .;         /* Define a global symbol at BSS end */
    __bss_end__ = _ebss;
  } >RAM

  PROVIDE ( end = _ebss );
  PROVIDE ( _end = _ebss );

  /* User_heap_stack section, used to check that there is enough RAM left */
  ._user_heap_stack :
  {
    . = ALIGN(4);
    . = . + _Min_Heap_Size;
    . = . + _Min_Stack_Size;
    . = ALIGN(4);
  } >RAM

  /* MEMORY_bank1 section, code must be located here explicitly            */
  /* Example: extern int foo(void) __attribute__ ((section (".mb1text"))); */
  .memory_b1_text :
  {
    *(.mb1text)        /* .mb1text sections (code) */
    *(.mb1text*)       /* .mb1text* sections (code)  */
    *(.mb1rodata)      /* read-only data (constants) */
    *(.mb1rodata*)
  } >MEMORY_B1

  /* Remove information from the standard libraries */
  /DISCARD/ :
  {
    libc.a ( * )
    libm.a ( * )
    libgcc.a ( * )
  }
}

Я вижу, что векторы ISR помещаются во флэш-память, поэтому, если программе нужно вызвать адрес, хранящийся в каком-то векторе, она будет читать из флэш-памяти.

Первый вопрос: Как аппаратное обеспечение не делает разницы между чтением из ОЗУ и флеш-памяти? И зачем мне тогда нужны специальные регистры для записи или чтения из флеш-памяти в коде, и я не могу просто явно писать или читать с ее адресов?

Второй вопрос связан с тем, насколько медленнее чтение из флэш-памяти, чем из ОЗУ? И если я знаю, какая функция чаще всего используется в моем коде, могу ли я переместить ее в раздел RAM, чтобы существенно ускорить ее выполнение? Я считаю, что MEMORY_B1 в этом скрипте сделан специально для этого.

Третий вопрос: как мы можем поместить что-либо в MEMORY_B1, если его длина равна 0?

И последний вопрос: если я создам дополнительный раздел во флеш-памяти, то можно ли создать какой-нибудь простой аналог виртуальной памяти? Думаю, ответ на этот вопрос зависит от первого.


person Long Smith    schedule 03.01.2017    source источник


Ответы (2)


  1. Оборудование не заботится, потому что обе памяти (и вообще все остальное) отображаются в общем адресном пространстве. Однако это не означает, что вы можете легко записать во флэш-память, чтобы рассматривать ее как ОЗУ, так как это медленно и может быстро повредить память (у нее типичная продолжительность записи 100 тыс. Циклов). Более того, его можно стереть только целыми страницами (которые могут достигать 128 КБ для некоторых чипов STM32), что действительно затрудняет использование в качестве замены ОЗУ.

  2. Разница в скорости незначительна. Запуск вашего кода из ОЗУ на микроконтроллерах ARM Cortex-M будет медленнее, чем вы ожидаете, поскольку ОЗУ подключено к другой шине (предназначенной для данных), и ее использование для выполнения кода требует использования более медленного «межсоединения».

  3. Тебе нельзя. Если вы захотите что-то там разместить, размер памяти придется увеличить (а размер «обычной RAM» - уменьшить).

  4. Обычно это можно сделать, но это будет очень медленно, и вы быстро повредите вспышку.

person Freddie Chopin    schedule 03.01.2017

1/2. Это не на STM32F1. Только при частоте ядра более 100 МГц упреждающая выборка флэш-памяти и пропуск кэша будут стоить вам. Даже у этого чипа есть кеш и предварительная выборка. С этим ядром может быть ничтожно малая прибыль, если в некоторых особых случаях вы поместите векторную таблицу в оперативную память.

Однако может существовать аппаратный предел, применимый к используемой ширине доступа. Но на эту вспышку это не влияет.

3. Да, конечно, можете. Вы могли бы поместить туда файловую систему. Но для вас диапазон температур, в котором можно надежно записать вспышку, ограничен. А поскольку существует только один банк флэш-памяти, вся активность останавливается до тех пор, пока стирание / флэш-память не будет успешно завершена. Если код не запущен из ОЗУ. Два дополнительных предостережения заключаются в том, что программирование / стирание флэш-памяти может занять миллисекунды, и вам придется учитывать стирание страниц размером 2 КБ каждое, но это должны делать все контроллеры флэш-памяти.

Если вам нужна дополнительная оперативная память, установите на плату SPI FRAM.

person Jeroen3    schedule 16.01.2017