本文目录

一.说明基于寄存器与基于固件库的stm32 LED流水灯例子的编程方式有什么差异？
二.完成STM32的USART窗口通讯程序，要求如下：
- 1.如何进行烧录
- 2.代码执行及其运行结果
三.学习C语言程序里全局变量、局部变量、堆、栈等概念，并在ubuntu系统中编程，输出信息进行验证；
- 1.C语言在内存中有哪几个区域？
- 2.一个由c/C++编译的程序占用的内存有哪几个部分？
- 3.例子程序如下：
- 4.关于C语言中关键字volatile的相关问题
四.在Keil中针对stm32系统进行编程，调试变量，进行验证；通过串口输出信息到上位机，进行验证。

一.说明基于寄存器与基于固件库的stm32 LED流水灯例子的编程方式有什么差异？

1.寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和地址。基于寄存器来进行流水灯的编程，它更贴近底层，对外设的工作原理和运行机理会有更深的理解。
2.STM32标准外设库之前的版本也称固件函数库或简称固件库，是一个固件函数包，它由程序、数据结构和宏组成，包括了微控制器所有外设的性能特征。基于这种方式进行流水灯的编程，会比较简单，易于编程，因为目前比较多的例程是使用固件库编写的。

二.完成STM32的USART窗口通讯程序，要求如下：

1）设置波特率为115200，1位停止位，无校验位。

2）STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”，上位机接收程序可以使用“串口调试助手“，也可自己编程。

3）当上位机给stm32发送“Stop，stm32”后，stm32停止发送。

1.如何进行烧录

（1）我们使用的是野火指南针开发板，配套有相应的教程，其板子连接电脑如下所示：

（2）打开mcuisp助手

（3）进行如下操作即可将文件烧录进去
1.搜索串口
2.选择要下载的HEX文件
3.校验、编程后执行
4.DTR 低电平复位，RTS 高电平进入 bootloader
5.开始进行串口执行

2.代码执行及其运行结果

（1）打开开发板附赠教程中的相应工程

（2）将其中stm32f10x_it.c文件的串口中断服务函数部分改为如下：

int i=0;
uint8_t ucTemp[50];
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET){ucTemp[i] = USART_ReceiveData(USART1);  }if(ucTemp[i] == '!'){if(ucTemp[i-1] == '2'&&ucTemp[i-2] == '3'&&ucTemp[i-3] == 'm'&&ucTemp[i-4] == 't'&&ucTemp[i-5] == 's'&&ucTemp[i-6] == ' ')if(ucTemp[i-7] == 'p'&&ucTemp[i-8] == 'o'&&ucTemp[i-9] == 't'&&ucTemp[i-10] == 's'){printf("收到");while(1);}}i++;
}

（3）将主函数main.c改为如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"void delay(uint32_t count)
{while(count--);
}
int main(void)
{   USART_Config();while(1){    printf("hello windows 10!\n");delay(5000000);}
}

（4）编译生成hex文件

（5)将上述HEX文件烧录到助手当中，进行编程后，打开串口调试助手，点击打开串口，即可以看到stm32发给电脑的信息了
烧录成功：

串口助手调试：

停止发送：

三.学习C语言程序里全局变量、局部变量、堆、栈等概念，并在ubuntu系统中编程，输出信息进行验证；

1.C语言在内存中有哪几个区域？

内存栈区：存放局部变量名；
内存堆区：存放new或者malloc出来的对象；
常数区：存放局部变量或者全局变量的值；
静态区：用于存放全局变量或者静态变量；
代码区：二进制代码。

2.一个由c/C++编译的程序占用的内存有哪几个部分？

1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放，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） — 一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。
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（RW），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（ZI）。 - 程序结束后有系统释放
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放（RO）
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。（RO）

3.例子程序如下：

例子程序如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>void before()
{}char g_buf[16];
char g_buf2[16];
char g_buf3[16];
char g_buf4[16];
char g_i_buf[]="123";
char g_i_buf2[]="123";
char g_i_buf3[]="123";void after()
{}int main(int argc, char **argv)
{char l_buf[16];char l_buf2[16];char l_buf3[16];static char s_buf[16];static char s_buf2[16];static char s_buf3[16];char *p_buf;char *p_buf2;char *p_buf3;p_buf = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p_buf2 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p_buf3 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);printf("g_buf: 0x%x\n", g_buf);printf("g_buf2: 0x%x\n", g_buf2);printf("g_buf3: 0x%x\n", g_buf3);printf("g_buf4: 0x%x\n", g_buf4);printf("g_i_buf: 0x%x\n", g_i_buf);printf("g_i_buf2: 0x%x\n", g_i_buf2);printf("g_i_buf3: 0x%x\n", g_i_buf3);printf("l_buf: 0x%x\n", l_buf);printf("l_buf2: 0x%x\n", l_buf2);printf("l_buf3: 0x%x\n", l_buf3);printf("s_buf: 0x%x\n", s_buf);printf("s_buf2: 0x%x\n", s_buf2);printf("s_buf3: 0x%x\n", s_buf3);printf("p_buf: 0x%x\n", p_buf);printf("p_buf2: 0x%x\n", p_buf2);printf("p_buf3: 0x%x\n", p_buf3);printf("before: 0x%x\n", before);printf("after: 0x%x\n", after);printf("main: 0x%x\n", main);if (argc > 1){strcpy(l_buf, argv[1]);}return 0;
}

源代码如上，其在ubantu中运行结果如下所示：

我们可以看到从低地址到高地址，如图：

4.关于C语言中关键字volatile的相关问题

Volatile这个关键字的必要性（真正意义之所在）
但其他程序（例如内核程序或一个中断）修改了内存中该变量的值，此时寄存器R中的值并不会随之改变而更新，由于优化器的作用编译器仍然去利用之前存放在寄存器R中的值，而不去寻址内存中的值（但我们必须改变这个变量的值）。为了解决这种情况C语言就引入了volatile限定词，让代码在引用该变量时多费一点劲儿，再去内存中取出该变量的值。
Volatile和register的对比
volatile 跟以前的 register 相反。 register 告诉编译器尽量将变量放到寄存器中使用, 而volatile 强制将更改后的值写回内存。如果不写回内存，对于一些全局共享的变量，可能导致不一致问题。
Volatile关键字应用的三个地方
1、修改硬件寄存器，尤其是状态寄存器
大家都知道，在硬件级别，如果寄存器值自动改变了，编译器是不会主动发现的。经过编译器的自动优化，我们读到的都是寄存器中存储的旧的状态寄存器的值, 而非最新的状态寄存器值。
2、多线程中被几个线程共享的变量
线程修改共享变量var是不会通知编译器的。所以线程A坚持不懈地读着var在寄存器或者cache中的副本，读出来的内容是0, 但很可惜，线程B早就把var变量给修改为1了。鉴于此，我们必须加上volatile这个关键字来解决这个问题。
3、中断服务程序ISR当中用
ISR:中断服务程序（interrupt service routine）

四.在Keil中针对stm32系统进行编程，调试变量，进行验证；通过串口输出信息到上位机，进行验证。

用第二大点的串口通信模板，我们将main.c主函数改为如下所示：

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"char global1[16];
char global2[16];
char global3[16];int main(void)
{   char part1[16];char part2[16];char part3[16];USART_Config();printf("part1: 0x%p\n", part1);printf("part2: 0x%p\n", part2);printf("part3: 0x%p\n", part3);printf("global1: 0x%p\n", global1);printf("global2: 0x%p\n", global2);printf("global3: 0x%p\n", global3);while(1){ }
}

其运行结果如下所示：

我们可以看到：
前3个part变量为局部变量，它们储存到了栈中，地址依次减小。
后三个global为全局变量，它们储存到了静态区，地址依次增加。
我们用下面的主函数来定义了静态变量和指针

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
#include <stdlib.h>int main(void)
{   static char st1[16];static char st2[16];static char st3[16];char *p1;char *p2;char *p3;USART_Config();printf("st1: 0x%p\n", st1);printf("st2: 0x%p\n", st2);printf("st3: 0x%p\n", st3);p1 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p2 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);p3 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);printf("p1: 0x%p\n", p1);printf("p2: 0x%p\n", p2);printf("p3: 0x%p\n", p3);while(1){ }
}

运行结果如下所示：

前三个静态变量储存到了静态区，地址依次增加。
后三个指针储存到了堆中，地址依次增加。
结合两次结果看（针对于测试的3个区域），可以大概看出栈在顶层（地址最大），然后依次是堆，静态区。
总结：
在一个STM32程序代码中，从内存高地址到内存低地址，依次分布着栈区、堆区、全局区（静态区）、常量区、代码区，其中全局区中高地址分布着.bss段，低地址分布着.data段。
总的分布如下所示：

一、栈区（stack）

临时创建的局部变量存放在栈区。

函数调用时，其入口参数存放在栈区。

函数返回时，其返回值存放在栈区。

const定义的局部变量存放在栈区。

2、堆区（heap）

堆区用于存放程序运行中被动态分布的内存段，可增可减。

可以有malloc等函数实现动态分布内存。

有malloc函数分布的内存，必须用free进行内存释放，否则会造成内存泄漏。

3、全局区（静态区）

全局区有.bss段和.data段组成，可读可写。

4、.bss段

未初始化的全局变量存放在.bss段。

初始化为0的全局变量和初始化为0的静态变量存放在.bss段。

.bss段不占用可执行文件空间，其内容有操作系统初始化。

5、.data段

已经初始化的全局变量存放在.data段。

静态变量存放在.data段。

.data段占用可执行文件空间，其内容有程序初始化。

const定义的全局变量存放在.rodata段。

6、常量区

字符串存放在常量区。

常量区的内容不可以被修改。

7、代码区

程序执行代码存放在代码区。

字符串常量也有可能存放在代码区。

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