使用Keil将STM32部分程序放在RAM中运行

  1. 手动分配RAM区域,新建.sct文件,定义RAM_CODE区域,并指定其正确的起始地址和大小。
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************

LR_IROM1 0x08000000 0x00010000  {    ; load region size_region
  ER_IROM1 0x08000000 0x00010000  {  ; load address = execution address
   *.o (RESET, +First)
   *(InRoot$$Sections)
   .ANY (+RO)
   .ANY (+XO)
  }
  RW_IRAM1 0x20000000 0x4000  {  ; RW data in RAM 
   .ANY (+RW +ZI)
  }
  ER_RAM_CODE 0x20004000 0x1000 {  ; Execution region in RAM for specific functions
    *.o (.RAM_CODE)
  }
}

在keil中,打开“Options for Target”,选择“Linker”选项卡,手动选择新生成的.sct文件在这里插入图片描述
2. 手动标记函数:
在函数定义中使用 attribute((section(“.RAM_CODE”))) 明确标记需要放置在RAM中的函数。

__attribute__((section(".RAM_CODE")))
void SPI1_Nss_High(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(SPI1_NSS_GPIO_Port, SPI1_NSS_Pin, GPIO_PIN_SET);
}

__attribute__((section(".RAM_CODE")))
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
  assert_param(IS_GPIO_PIN_ACTION(PinState));

  if (PinState != GPIO_PIN_RESET)
  {
    GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
  }
  else
  {
    GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16u;
  }
}

3.修改启动文件,将指定代码从Flash搬运到RAM:

//修改前.s启动代码
; Reset handler
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
     IMPORT  __main
     IMPORT  SystemInit
                 LDR     R0, =SystemInit
                 BLX     R0
                 LDR     R0, =__main
                 BX      R0
                 ENDP
//修改后启动代码(cortex-M3)
RAM_CODE_START    EQU 0x20004000  ; RAM????????
RAM_CODE_SIZE     EQU 0x1000      ; RAM??????
FLASH_CODE_START  EQU 0x08000000
; Reset handler
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
     IMPORT  __main
     IMPORT  SystemInit
                                 LDR     R0, =SystemInit
                BLX     R0

                ; Copy RAM code section from Flash to RAM
                LDR     R1, =FLASH_CODE_START
                LDR     R2, =RAM_CODE_START
                LDR     R3, =RAM_CODE_SIZE
Copy_RAM_Code
                LDRB    R0, [R1], #1
                STRB    R0, [R2], #1
                SUBS    R3, R3, #1
                BNE     Copy_RAM_Code

                ; Enter the C runtime environment
                 LDR     R0, =__main
                 BX      R0
                 ENDP

如果单片机内核是cortex-m0+,修改后代码如下

//修改后启动代码(cortex-M0+)
RAM_CODE_START    EQU 0x20006000  ; RAM????????
RAM_CODE_SIZE     EQU 0x1000      ; RAM??????
FLASH_CODE_START  EQU 0x00000000
; Reset handler
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
     IMPORT  __main
     IMPORT  SystemInit
                                 LDR     R0, =SystemInit
                BLX     R0

                ; Copy RAM code section from Flash to RAM
                LDR     R1, =FLASH_CODE_START
                LDR     R2, =RAM_CODE_START
                LDR     R3, =RAM_CODE_SIZE
Copy_RAM_Code
                LDRB    R0, [R1]
                STRB    R0, [R2]
                ADDS    R1, R1, #1
                ADDS    R2, R2, #1
                SUBS    R3, R3, #1
                BNE     Copy_RAM_Code

                ; Enter the C runtime environment
                LDR     R0, =__main
                BX      R0
                ENDP
  1. 重新编译项目
    在Keil中选择“Rebuild All”来重新编译项目。
  2. 查看生成的.map文件,确保目标函数被正确放置在RAM中。
    在这里插入图片描述
<think>我们正在讨论如何让STM32程序RAM运行。根据之前的引用,我们有两种不同的方法: 1. 引用[1]:通过修改启动代码,将特定代码段从Flash复制到RAM,并在RAM中执行。 2. 引用[2]:在Keil调试环境下配置调试选项,使得程序直接在RAM运行(通常用于调试,程序不烧录到Flash,而是直接下载到RAM运行)。 用户的问题是想了解如何让STM32程序RAM运行。我们需要结合这两种方法,并提供清晰的步骤。 注意:用户可能想知道两种场景: 场景1:程序的一部分函数在RAM运行(通常是关键代码,如中断服务函数),其他在Flash中。 场景2:整个程序都在RAM运行(通常用于调试,因为RAM掉电丢失,但下载速度快,适合反复调试)。 根据引用内容,我们分别讨论。 首先,我们需要明确:STM32的代码通常存放在Flash中,但执行速度不如RAM快。将代码放到RAM运行可以加速执行,或者用于调试时避免频繁烧写Flash。 方法一:部分代码在RAM运行(如引用[1]) 步骤: 1. 在代码中通过特殊指令(如Keil的`__attribute__`)标记需要放在RAM中的函数。 例如:`void MyFunction(void) __attribute__((section("RAM_CODE")));` 然后在函数定义时同样加上这个属性。 2. 修改链接脚本(分散加载文件,.sct),将名为"RAM_CODE"的段链接到RAM地址,并设置加载地址为Flash(即启动时从Flash加载,运行时在RAM)。 3. 修改启动文件(汇编),在进入main函数之前,将需要放在RAM运行的代码从Flash复制到RAM。 复制的过程如引用[1]中的启动代码所示。 方法二:整个程序RAM运行(如引用[2]) 步骤: 1. 修改链接脚本,将程序的所有代码段(如.text)和数据段都放在RAM中。 2. 在调试器设置中,配置下载程序RAM(而不是Flash)。这样调试时程序直接下载到RAM,从RAM启动并运行。 具体步骤参考引用[2]: - 在Keil中,打开Options for Target -> Debug选项卡,选择调试器设置(Settings)。 - 在Flash Download选项卡中,取消勾选下载到Flash的选项(或者选择下载算法为“Do not erase”)。 - 配置RAM调试的初始化文件(如果有需要)。 - 设置调试时PC指向RAM中的复位地址(通常是RAM的起始地址,但具体要看芯片手册)。 注意:方法二由于整个程序RAM中,所以程序大小受限于RAM容量,且掉电后程序消失。适用于快速调试。 下面我们详细展开两种方法。 方法一:部分代码在RAM运行(以Keil MDK为例) 1. 定义RAM代码段 在函数声明和定义时使用属性指定段名: ```c // 声明函数在RAM_CODE段 void MyFunction(void) __attribute__((section("RAM_CODE"))); // 定义 void MyFunction(void) { // 函数体 } ``` 2. 修改链接脚本(.sct分散加载文件) 假设RAM区域为0x20000000开始,大小为0x5000(20KB);Flash区域为0x08000000开始,大小为0x10000(64KB)。 我们需要将RAM_CODE段放在RAM中,但加载地址在Flash。在.sct文件中加入: ``` LR_IROM1 0x08000000 0x10000 { ; 加载区域(Flash) ER_IROM1 0x08000000 0x10000 { ; 加载地址 *.o (RESET, +First) *(InRoot$$Sections) .ANY (+RO) ; 所有只读代码(包括RAM_CODE的加载地址在这里) } RW_IRAM1 0x20000000 0x5000 { ; 运行地址RAM .ANY (+RW +ZI) ; 读写数据和零初始化数据 } ; 添加一个执行域,指定RAM_CODE段的运行地址在RAM RW_IRAM2 0x20005000 0x1000 { ; 假设我们划分一块RAM给代码运行 *.o (RAM_CODE) ; 将RAM_CODE段放在这个区域运行 } } ``` 注意:这里我们划分了RW_IRAM2作为代码运行区域,起始地址0x20005000,大小4KB。同时,在加载域中,RAM_CODE段仍然被放在ER_IROM1(Flash)中。 3. 修改启动文件(如startup_stm32fxxx.s) 在启动文件中,需要在调用SystemInit和__main之前,将RAM_CODE段从Flash中的加载地址复制到RAM中的运行地址。 复制代码需要知道以下符号(由链接器生成): - Load address start: 加载地址起始(Flash中) - Execution address start: 运行地址起始(RAM中) - Size: 段大小 由于我们在链接脚本中定义了段的位置,链接器会自动生成这些符号。但是,在汇编中我们需要手动引入这些符号。 在启动文件的复位处理程序中添加代码: ``` Reset_Handler PROC EXPORT Reset_Handler [WEAK] IMPORT SystemInit IMPORT __main IMPORT |Load$$RAM_CODE$$Base| ; 加载地址起始(由链接器生成,命名规则:Load$$<执行域名>$$Base) IMPORT |Image$$RAM_CODE$$Base| ; 运行地址起始(Image$$<执行域名>$$Base) IMPORT |Image$$RAM_CODE$$Length| ; 段长度(Image$$<执行域名>$$Length) LDR R0, =SystemInit BLX R0 ; 复制RAM_CODE段 LDR R0, =|Load$$RAM_CODE$$Base| ; 加载地址(Flash) LDR R1, =|Image$$RAM_CODE$$Base| ; 运行地址(RAM) LDR R2, =|Image$$RAM_CODE$$Length|; 长度 CMP R2, #0 BEQ skip_copy CopyLoop: LDRB R3, [R0], #1 ; 从Flash加载一个字节 STRB R3, [R1], #1 ; 存储到RAM SUBS R2, R2, #1 BNE CopyLoop skip_copy: LDR R0, =__main BX R0 ENDP ``` 注意:符号命名规则取决于链接器,这里是Keil的ARM Compiler 5的规则。如果是ARM Compiler 6,则符号命名不同(需要参考文档)。 4. 编译和验证 重新编译项目,查看生成的map文件,确认函数被放置在RAM中(即地址在0x20005000开始的区域)。 方法二:整个程序RAM运行(以Keil MDK为例) 1. 修改链接脚本,将程序链接到RAM地址。 修改目标配置中的ROM和RAM地址: - IROM1: 起始地址设为RAM的地址(如0x20000000),大小设为RAM可用空间(如0x5000) - IRAM1: 起始地址设为可用RAM(注意避开程序代码区域,或者直接使用剩下的RAM,因为代码已经放在RAM中,所以数据段放在代码段之后) 例如,在Options for Target -> Target选项卡中: - IROM1: 0x20000000, 0x5000 (程序从0x20000000开始,大小20KB) - IRAM1: 0x20005000, 0x3000 (数据从0x20005000开始,大小12KB,注意总RAM空间要足够) 这样,整个程序(代码+数据)都将被链接到RAM区域。 2. 配置调试选项(参考引用[2]) 在Options for Target -> Debug选项卡: - 选择调试器(如J-Link) - 点击Settings,进入Debugger Settings - 在Flash Download选项卡中,取消勾选“Download to Flash”(或者选择“Do not erase”),因为我们不需要烧写Flash。 同时,在Utilities选项卡中,取消勾选“Update Target before Debugging”,避免下载到Flash。 3. 配置下载算法(如果需要下载) 在Flash Download选项卡中,点击“Add”添加一个RAM下载算法。但通常我们不需要下载算法,因为调试时程序直接下载到RAM。所以按照引用[2]的做法: - 在Flash Download选项卡中,选择“Do not erase” - 在RAM for Algorithm设置中,指定一个RAM区域(例如Start: 0x20008000, Size: 0x1000)给调试器使用,避免与程序冲突。 4. 设置向量表偏移(VTOR) 由于程序RAM运行,中断向量表也需要放在RAM中。在main函数开头,设置向量表偏移寄存器: ```c SCB->VTOR = 0x20000000 | 0x00; // 向量表在RAM起始位置 ``` 注意:0x20000000是RAM的起始地址,也是程序链接的起始地址(即向量表所在位置)。 5. 调试运行 点击Debug按钮,程序将被下载到RAM运行。注意:程序不会保存到Flash,掉电即丢失。 两种方法比较: 方法一适用于需要长期运行的产品,关键代码加速,其他代码在Flash中。 方法二适用于开发调试阶段,避免频繁烧写Flash,加快下载速度。 根据用户需求选择合适的方法。 注意:以上步骤根据具体芯片型号和开发环境(Keil版本)可能略有不同,请参考相关文档。 生成的相关问题: 1. 如何测量函数在RAM运行和Flash中运行的性能差异? 2. 在部分代码放到RAM中的方法中,链接脚本的具体编写规则是什么? 3. 整个程序RAM运行时,如何保证程序正确初始化(如时钟、外设)? 4. 使用RAM运行程序时,如何避免栈溢出? </think>要让STM32程序RAM运行部分或完全),需根据应用场景选择两种方法:**关键函数RAM加速**(性能优化)或**全程序RAM调试**(开发效率)。具体实现步骤如下: --- ### 一、关键函数RAM加速(产品级优化) 此方法将实时性要求高的函数(如中断回调)放入RAM运行,提升执行速度,需修改代码和启动文件。 #### 步骤: 1. **函数重定位** 使用编译器指令标记需RAM运行的函数(以Keil MDK为例): ```c // 定义RAM函数段 #pragma section="RAM_CODE" // 声明自定义段名 // 将函数分配到RAM段 __attribute__((section("RAM_CODE"))) void MyCriticalFunction() { // 实时性要求高的代码 } ``` 2. **修改链接脚本**(.sct文件) 指定函数加载地址在Flash,运行地址在RAM: ```scss LR_IROM1 0x08000000 0x10000 { ; Flash加载地址 ER_IROM1 0x08000000 0x10000 { ; 初始存储位置 *.o (RESET, +First) ; 向量表 *(InRoot$$Sections) .ANY (+RO) ; 包含RAM_CODE的加载副本 } RW_IRAM1 0x20000000 0x5000 { ; RAM运行地址 .ANY (+RW +ZI) *.o (RAM_CODE) ; 函数实际运行位置 } } ``` 3. **修改启动文件**(startup_*.s) 在`Reset_Handler`中添加复制逻辑(关键步骤): ```armasm Reset_Handler PROC LDR R0, =SystemInit BLX R0 ; 新增:复制RAM函数从Flash到RAM LDR R1, =|Load$$RAM_CODE$$Base| ; Flash加载起始地址 LDR R2, =|Image$$RAM_CODE$$Base| ; RAM运行起始地址 LDR R3, =|Image$$RAM_CODE$$Length|; 数据长度 Copy_Loop: LDRB R0, [R1], #1 ; 从Flash加载1字节 STRB R0, [R2], #1 ; 存入RAM SUBS R3, R3, #1 ; 计数器递减 BNE Copy_Loop ; 循环直至复制完成 ; 进入主程序 LDR R0, =__main BX R0 ENDP ``` 4. **验证配置** - 编译后查看.map文件,确认函数地址在RAM范围(如`0x2000xxxx`)[^1] - 使用调试器单步跟踪,观察函数入口地址 > **适用场景**:电机控制中断、高频ADC采样回调等实时性关键函数[^1] --- ### 二、全程序RAM调试(开发阶段) 此方法将整个程序载入RAM运行,避免Flash烧写,加速调试迭代。 #### 步骤: 1. **修改内存映射** 在IDE中调整链接地址(Keil示例): ``` [Target Options] IROM1: 0x20000000, Size=0x5000 ; 程序地址设为RAM IRAM1: 0x20005000, Size=0x3000 ; 数据区偏移以避免覆盖 ``` 2. **配置调试器**(以J-Link为例) - **Debug选项卡** → 取消勾选`Load Application at Startup` - **Flash Download选项卡** → 选择`Do not erase` - **RAM for Algorithm** → 设置独立空间(如Start: `0x20008000`, Size: `0x1000`)[^2] 3. **设置向量表偏移** 在`main()`初始化阶段重定向中断向量表: ```c SCB->VTOR = 0x20000000; // 指向RAM起始地址 ``` 4. **下载与运行** 直接点击Debug按钮,程序将下载到RAM运行,无需擦写Flash。 > **优势**: > - 下载速度提升10倍以上 > - 避免Flash寿命损耗 > - 支持运行时修改代码(配合hot reload)[^2] --- ### 三、两种方法对比 | **特性** | 关键函数RAM加速 | 全程序RAM调试 | |------------------|---------------------|---------------------| | **目的** | 优化实时性能 | 加速开发调试 | | **代码位置** | Flash存储,RAM运行 | 完全在RAM运行 | | **启动时间** | 增加复制时间(μs级)| 极快(无复制) | | **掉电保存** | 函数定义保留 | 程序完全丢失 | | **资源占用** | 仅关键函数占RAM | 整个程序需适配RAM容量 | | **适用阶段** | 产品发布 | 开发调试 | --- ###
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