CubeIDE-将变量定义到指定的内存

1万 · 2021-9-4 15:25

一、前言
在实际项目中，充分发挥STM32H7的性能，必须将频繁存取的数据存放在DTCM内存。TCM：Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存，特点是跟内核速度一样（480M）。但是，其他内存（SRAM1,AXI SRAM,SRAM2,SRAM3等）跟CPU的通讯速度只有200M，CPU需要白白等待一段时间，才能把数据读取出来或者将数据存放进去。为了提高CPU与其他内存的通讯效率，Cortex-M7有了Cache（高速缓冲区，与CPU通讯速度400M）。但是，使用Cache并不是一件简单的事情，需要深入了解Cache的工作原理才能使用，这个笔记不讨论如何使用Cache。想了解Cache的使用，建议学习《安富莱_STM32-V7开发板_用户手册，含BSP驱动包设计(V3.2)》的第23章与第24章节。

STM32H743内存地址的分配：

DTCM（在STM32CubeIDE称为RAM）： 0x20000000 ~ 0x20020000(size:128K)
AXI SRAM（RAM_D1) : 0x24000000 ~ 0x24080000(size:512K)
AHB SRAM（RAM_D2）：0x30000000 ~ 0x30048000(size:288K)
SRAM4（RAM_D3）：0x38000000 ~ 0x38010000(size:64K)

通过STM32CubeIDE编译成功后，可以通过Build Analyzer查看FLASH与RAM的情况，如下图所示：

1万 · 2021-9-4 15:26

二、将变量定义到指定的内存
2.1、将变量定义到DTCM内存
普通方式定义的全局变量都被指定到DTCM内存。在STM32CubeIDE上不需要修改任何配置，普通方式定义的全局变量都被分配到DTCM内存上。试着看看定义的全局数组key[8]被放在哪里？通过Build Analyzer的Memory Detials的搜索功能查看到全局数组key存放的内存地址是0x20001920，属于DTCM内存的范围里。所以，使用CPU读写数组key肯定不会影响CPU的性能。

DTCM内存的大小仅仅只有128K，资源很宝贵。从下图看到，DTCM内存已经被使用掉47.52%了。如果项目规模较大，就需要考虑将一些全局变量存放到其他RAM里。比如一些变量仅仅在程序初始化阶段配置使用的，就可以将它们放到其他内存里。如果项目的规模较小，怎么样都不会把DTCM内存挤满，那么根本就不需要继续把这篇笔记看下去了。

1万 · 2021-9-4 15:28

2.2、将变量定义到RAM_D1内存

在ld链接文件分配一个用户段（section），段的名字是_D1_Area，段的地址是>RAM_D1，4个字节对齐。内容看不懂没关系，本文最后会解释。

接着，使用_attribute__((section(“name”)))声明变量。定义变量后，一定编译成功，Build Analyzer才会更新。

__attribute__((section("._D1_Area"))) uint8_t D1_array[8] = {0,}; //将数组定义到段_D1_Area里面。

进入DEBUG模式，进一步检查变量的内存地址。进入DEBUG模式后，需要点击“暂停”按钮才能显示变量的信息。从图片看到，数组D1_array的地址是0x24000000，属于RAM_D1的地址范围。

1万 · 2021-9-4 15:29

三、STM32CubeIDE实用技巧之ld链接文件解读
ST官方文件《STM32CubeIDE实用技巧之ld链接文件》，一定要认真读几遍。奇怪的是，我去ST官网试图搜索这份文件，根本搜不出来。我在google搜索上意外地搜到这份文件，看来还是google搜索给力啊。为此，我上传到百度网盘上，方便大家下载学习。一般使用上，只需了解ld链接文件上的MEMORY就可以。
链接：https://pan.baidu.com/s/1oz9wGy6M9A0cbkik0kA4fg
提取码：imim

3.1、内存（MEMORY）
STM32CubeIDE生成的ld链接文件的开头MEMORY，描述了当前项目上STM32芯片的内存架构。除了FLASH的属性是xr外，其他RAM内存都是xrw。xrw表示可执行，可读，可写。所以，在ld链接文件上，FLASH是不可写的。熟悉STM32的同学应该也知道其实FLASH也是可以写的，只需在程序里调用HAL库函数就能将数据写进去。

1万 · 2021-9-4 15:30

3.2、段（Section）

在定义变量到指定内存之前，用户需先定义一个段，才能将变量指定到段里（相当于内存里）。所以在调用__attribute__((section("._D1_Area"))) 之前，需要先在ld链接文件里创建段_D1_Area。