C程序载入内存的过程

这篇文章是搜集了许多的帖子和资料，按照本人的理解写出来的。在文章末尾会将参考的帖子和资料标明，如果有什么错误和表达不当，希望读者能够指出。

简介：从内存角度，搞清楚C代码是怎样作用于单片机的。

问题：

• 了解单片机的内存，众所周知单片机是取指执行，那么单片机从哪里取指的？所执行的数据又放在在哪里？
• C代码是以什么样的形式进入到单片机内存中的？进入到了单片机内存的哪个位置？
• 从C编译器到单片机的执行，程序经历了怎样的变化。
• 在执行的过程中，内存中有怎样的变化？

目录

单片机内的存储区域

C程序 -> 可执行文件

单片机下载程序，保存到内存中

单片机运行过程中FLASH和SRAM的变化

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单片机内的存储区域

不同的MCU的内核不同，所对应的RAM和ROM区域也不相同，存放代码和数据的方式也有所区别。在这里仅以Cortex-M4的参考手册为例，简单介绍一下单片机内部的存储机制。

下图是Cortex-M4内核的地址映射，注意到图中标红的Code和SRAM两个区域。这两个区域是单片机下载代码和数据后存放的位置。

Code以0x00000000开始的一片ROM（FLASH）区域，SRAM是以0x20000000开始的一片RAM区域，SRAM的读取速度相比于Code更快，用来保留堆栈和数据，保证CPU的执行效率。

这里要注意，Code是从0x00000000开始，但是我们的代码是从0x08000000开始，因为前面由厂家配置，boot程序之类的东西。

C程序 -> 可执行文件

单片机能够直接执行机器码，也就是可执行文件。C程序经过编译链接之后获得可执行文件。

C代码经过编译、链接之后成为可执行文件。之后装入单片机的FLASH中，由单片机执行可执行文件。

这里的FLASH指的就是Code区域，FLASH是ROM的最新技术，结构简单功耗低，很适合保存程序。

 

编译过程包括预处理、解析、优化，生成目标文件，

1. 预处理阶段将删除注释、插入被#include指令包含的文件内容、定义和替换由#define指令定义的符号，以及确定代码的部分内容是否应该根据一些条件编译指令进行编译。
2. 解析阶段检查语法，判断语义，生成汇编语言。
3. 优化是为了让程序能够更加高效的运行，对目标代码进行进一步处理。

链接过程是将编译所生成的各个目标