单片机地址空间，堆栈理解

data –可寻址片内ram 0x00-0x7f

bdata—可位寻址片内ram

idata—可寻址片内ram，允许访问全部内部ram 0x00-0xff

padata—分页寻址访问片外ram

xdata—可寻址片外ram 0x0000- 0xffff

code--程序存储区单片机存储器分ROM跟RAM之分，RAM存放中间结果，数据和经常变换的代码，ROM存放code。51单片机采用的是哈弗结构，即数据跟代码拥有单独的地址空间。存储器可以分为程序存储器(eerom,flash之类)，内部数据存储器(ram)，SFR，位地址空间和外部数据存储器。内部数据存储器在物理上分为内部SRAM和特殊功能寄存器，而内部分为低(0x00-0x7f)和(0x80-0xff)，高128字节地址重复，需要不同的访问方式。SFR用直接寻址方式，SRAM需要间接。这里SFR是寄存器，硬件上是中央处理器的内部组成部分，访问速度很快。在低128B的SRAM，0x00-0x1f是4个通用工作寄存器，每组有R0-R7。使用哪一组，可以通过PSW中的RS1，RS0来配置。位寻址是在0x20-0x2f

程序内存可以分为几个区，栈区(stack)，堆区(Heap)，全局区(static)，文字常亮区，程序代码区。程序编译之后，全局变量，静态变量已经分配好内存空间，在函数运行时，程序需要为局部变量分配栈空间，当中断来时，也需要将函数指针入栈，保护现场，以便于中断处理完之后再回到之前执行的函数。栈是从高到低分配，堆是从低到高分配。我们一般说的堆栈指的栈。堆栈又分硬堆栈和软堆栈，硬堆栈即SP，从片内RAM的顶部向下生长。软堆栈在硬堆栈跟全局变量区之间的空间，C51函数调用通过R0-R7和栈来实现。

为什么单片机启动时，不需要用bootloader将代码从ROM搬移到RAM，而ARM则需要。这里我们可以先看看单片机程序执行的过程，单片机执行分三个步骤，取执行---分析指令----执行指令。取指令的任务是：根据PC的值从程序存储器读出指令，送到指令寄存器。然后分析执行执行。这样单片机就从内部程序存储器去代码指令，从RAM存取相关数据。要知道RAM取数的速度是远高于ROM的，但是单片机因为本身运行频率不高，所以从ROM取指令慢并不影响。而ARM不同，cpu运行的频率高，远大于从ROM读写的速度，所以一般有操作系统，都需要将代码部分拷贝到RAM中再执行。

Keil C51堆栈理论计算

Keil C51堆栈理论计算 一、 概述 C51系列单片机将堆栈设置在片内RAM中，由于片内RAM资源有限，堆栈区的范围也是有限的。堆栈区留得太大，会减少其他数据的存放空间，留得太少则很容易溢出。因此，堆栈区必须留够，宁可大一些，但是具体要预留多大的空间，必须先计算出用户需要堆栈的大小。 一般有两种计算方法： a. 通过内置堆栈计算函数进行实际计算（有计算方案）； b. 通过堆栈理论计算（本文主要介绍的内容）； 图1 编译结果图 Data空间256个字节，目前已经使用167.3个字节，剩余88.7字节，是否够用？如何进行判断？堆栈区到底留多大才算足够呢？ C51程序设计中，用户需要堆栈的大小可以从普通子函数和中断子程序的嵌套层数来计算。 二、中断程序函数嵌套调用 1：中断函数使用堆栈理论最大压栈计算： 方式一：大家最普遍常用的方式：不指定寄存器组，如下图2； 图2 不指定寄存器组 在中断发生时，保存中断子程序的返回地址PC指针需要2个字节。中断发生后，在中断子程序中系统会自动进行如下操作：将ACC、B、DPH、DPL、PSW、R0~R7共13个寄存器压栈。加上中断返回地址，中断的堆栈需求为15个字节。 方式二：使用专用的寄存器组，如下图3； 图3 专用寄存器组 中断发生时，保存中断子程序的返回地址PC指针需要2个字节。中断发生后，在中断子程序中系统会自动进行如下操作：将ACC、B、DPH、DPL、PSW共5个寄存器压栈。中断的堆栈需求为7个字节。 如果中断中调用了子程序，每一层嵌套要加PC指针2Bytes。 最复杂的情况，如果中断有优先级不一样的情况，芯片支持中断抢占式响应，即存在中断程序嵌套，则需要用优先级等级个数乘以（单个中断的堆栈需求+中断嵌套堆栈需求）。 2：普通子函数堆栈理论计算： 普通子函数的调用比较简单，每次调用时就是将函数的返回地址保存在堆栈中，这个地址占两个字节。函数嵌套调用时，从最内层的子函数算起，总的堆栈需求字节数为嵌套的层数乘以2。 三、m51文件中查看堆栈预留大小空间 工程编译后查看对应.m51文件说明，如下参考堆栈指针SP起始地址。 堆栈预留大小是：0xFF-0xa8=87Bytes。 图3 m51文件 四、总结 通过计算程序中中断及普通子函数理论使用的最大堆栈空间N，再通过.m51文件查看剩余的堆栈空间M，两者相比较，必须保证M ≥N，才能确保堆栈空间不会溢出。如果实际测试到M略小于N，则可实际计算堆栈空间需求，以保证程序正常运行。

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