[ARM] STM32_메모리 저장&실행 과정, Driver(Button, LED)
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[ARM] STM32_메모리 저장&실행 과정, Driver(Button, LED)ARM/2_Study2024. 4. 26. 00:03@민바Minba
Table of Contents

1.  메모리 저장 & 실행 과정

 

(1) : 오브젝트 파일  /  (2) : elf 파일

`main.c` 소스 파일 Compile → `main.o` 오브젝트 바이너리 코드 파일 변환 → Linker가 `main.elf` 실행 코드로 변환

  • Flash Memory : 실행 코드 저장
  • RAM : 데이터 저장

 

 

.elf 실행 코드가 flash Memory에 저장되는데 어떻게 저장?

 

→ 메모리는 각 section으로 나뉘어져 있음

 

.map 파일

`.map` 파일에서 각 section을 어디에 저장시킬지 저장되어 있음. (네비게이션 역할)

(.text : 사용자 정의 함수 등)

 

LinkerScript 파일

더보기 
/*
******************************************************************************
**
** @file        : LinkerScript.ld
**
** @author      : Auto-generated by STM32CubeIDE
**
** @brief       : Linker script for STM32F411RETx Device from STM32F4 series
**                      512KBytes FLASH
**                      128KBytes RAM
**
**                Set heap size, stack size and stack location according
**                to application requirements.
**
**                Set memory bank area and size if external memory is used
**
**  Target      : STMicroelectronics STM32
**
**  Distribution: The file is distributed as is, without any warranty
**                of any kind.
**
******************************************************************************
** @attention
**
** Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
** All rights reserved.
**
** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
** in the root directory of this software component.
** If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
**
******************************************************************************
*/

/* Entry Point */
ENTRY(Reset_Handler)

/* Highest address of the user mode stack */
_estack = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM); /* end of "RAM" Ram type memory */

_Min_Heap_Size = 0x200; /* required amount of heap */
_Min_Stack_Size = 0x400; /* required amount of stack */

/* Memories definition */
MEMORY
{
  RAM    (xrw)    : ORIGIN = 0x20000000,   LENGTH = 128K
  FLASH    (rx)    : ORIGIN = 0x8000000,   LENGTH = 512K
}

/* Sections */
SECTIONS
{
  /* The startup code into "FLASH" Rom type memory */
  .isr_vector :
  {
    . = ALIGN(4);
    KEEP(*(.isr_vector)) /* Startup code */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  /* The program code and other data into "FLASH" Rom type memory */
  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.text)           /* .text sections (code) */
    *(.text*)          /* .text* sections (code) */
    *(.glue_7)         /* glue arm to thumb code */
    *(.glue_7t)        /* glue thumb to arm code */
    *(.eh_frame)

    KEEP (*(.init))
    KEEP (*(.fini))

    . = ALIGN(4);
    _etext = .;        /* define a global symbols at end of code */
  } >FLASH

  /* Constant data into "FLASH" Rom type memory */
  .rodata :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.rodata)         /* .rodata sections (constants, strings, etc.) */
    *(.rodata*)        /* .rodata* sections (constants, strings, etc.) */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  .ARM.extab (READONLY) : /* The "READONLY" keyword is only supported in GCC11 and later, remove it if using GCC10 or earlier. */
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*)
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  .ARM (READONLY) : /* The "READONLY" keyword is only supported in GCC11 and later, remove it if using GCC10 or earlier. */
  {
    . = ALIGN(4);
    __exidx_start = .;
    *(.ARM.exidx*)
    __exidx_end = .;
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  .preinit_array (READONLY) : /* The "READONLY" keyword is only supported in GCC11 and later, remove it if using GCC10 or earlier. */
  {
    . = ALIGN(4);
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_start = .);
    KEEP (*(.preinit_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_end = .);
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  .init_array (READONLY) : /* The "READONLY" keyword is only supported in GCC11 and later, remove it if using GCC10 or earlier. */
  {
    . = ALIGN(4);
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.init_array.*)))
    KEEP (*(.init_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_end = .);
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  .fini_array (READONLY) : /* The "READONLY" keyword is only supported in GCC11 and later, remove it if using GCC10 or earlier. */
  {
    . = ALIGN(4);
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.fini_array.*)))
    KEEP (*(.fini_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  /* Used by the startup to initialize data */
  _sidata = LOADADDR(.data);

  /* Initialized data sections into "RAM" Ram type memory */
  .data :
  {
    . = ALIGN(4);
    _sdata = .;        /* create a global symbol at data start */
    *(.data)           /* .data sections */
    *(.data*)          /* .data* sections */
    *(.RamFunc)        /* .RamFunc sections */
    *(.RamFunc*)       /* .RamFunc* sections */

    . = ALIGN(4);
    _edata = .;        /* define a global symbol at data end */

  } >RAM AT> FLASH

  /* Uninitialized data section into "RAM" Ram type memory */
  . = ALIGN(4);
  .bss :
  {
    /* This is used by the startup in order to initialize the .bss section */
    _sbss = .;         /* define a global symbol at bss start */
    __bss_start__ = _sbss;
    *(.bss)
    *(.bss*)
    *(COMMON)

    . = ALIGN(4);
    _ebss = .;         /* define a global symbol at bss end */
    __bss_end__ = _ebss;
  } >RAM

  /* User_heap_stack section, used to check that there is enough "RAM" Ram  type memory left */
  ._user_heap_stack :
  {
    . = ALIGN(8);
    PROVIDE ( end = . );
    PROVIDE ( _end = . );
    . = . + _Min_Heap_Size;
    . = . + _Min_Stack_Size;
    . = ALIGN(8);
  } >RAM

  /* Remove information from the compiler libraries */
  /DISCARD/ :
  {
    libc.a ( * )
    libm.a ( * )
    libgcc.a ( * )
  }

  .ARM.attributes 0 : { *(.ARM.attributes) }
}

 

.ld 파일 (LinkerScript)

LinkerScript에서 코드 및 데이터를 메모리에 저장시킴

(Datasheet의 메모리 주소에 코드 및 데이터 저장)

 

.ld 파일 (LinkerScript)

isr_vector를 Flash Memory의 0x0800 0000 주소에 저장하고

다음 주소부터 .text(사용자 정의 함수 등)를 Flash Memory에 저장

(.text : map 파일에서 정의)

 

 

`.text` section : 실행 코드 → Flash 영역

`.data` section : 전역 변수(초기화 되어 있는) → RAM 영역

`.bss` section : 전역 변수(초기화 되어 있지 않는, 0으로 자동 초기화) → RAM 영역

 

 

Linker가 각 section을 메모리에 저장시키고

어디에 저장할지는 .map 파일에 저장되어 있다. (네비게이션 역할)

.ld 파일 (LinkerScript)

 

 

Startup 코드

.ld 파일 (LinkerScript)

전원을 인가하면 메모리의 0x0000 0000(BOOT 영역)부터 시작

⇒ Start up 코드 저장되어 있음 (위 사진에서 ENTRY)

 

 

SP(Stack Pointer) : RAM 영역의 가장 마지막 주소를 SP로 가르킴

  • Flash Memory : 실행 코드 저장
    • Start up code
    • main code
    • …
  • RAM : 데이터 저장
    • .data : 전역 변수(초기화 되어 있는)
    • .bss : 전역 변수(초기화 되어 있지 않는, 0으로 자동 초기화)
    • Stack : 지역변수, 매개변수
    • Heap : 프로그래머 동적 할당
Stack & Heap

1. Stack 영역
     ⦁ 지역변수 등 함수가 호출될 때 영역이 할당되며 함수 호출이 완료되면 다시 사라진다.
     ⦁ 잠깐 사용하고 삭제하는 데이터 저장(지역변수, 매개변수)
     ⦁ 해당 객체가 정의된 함수 호출이 완료되면 소멸
     ⦁ LIFO(Last-In-First-Out) 방식 Stack 영역의 크기가 RAM 크기를 초과하면 Stack Overflow 발생
     ⦁ Heap 영역보다 빠름

2. Heap 영역
     ⦁ 동적 메모리 할당(포인터, `malloc`, `calloc`, `realloc` 및 `free`)
        → Heap 크기는 고정되지 않으며 메모리가 할당되거나 할당 해제됨에 따라
            동적으로 늘어나거나 줄어들 수 있음
     ⦁ 프로그래머가 할당하지 않으면 데이터 영역을 제외한 RAM 구역이 Stack 영역으로 사용됨
     ⦁ Stack 영역보다 느림 (동적 할당 및 할당 해제 메커니즘이 필요해서)

 

 

2.  Driver(Button, LED)

 

HSE 외부 X-tal 클럭 사용
(1) : SYS Serial Wire setup for debug  /  (2) :  UART2 setup

 

더보기

main.c

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  Button_t Button_1, Button_2, Button_3;
  button_init(&Button_1, GPIOC, GPIO_PIN_10);
  button_init(&Button_2, GPIOC, GPIO_PIN_11);
  button_init(&Button_3, GPIOC, GPIO_PIN_12);

  LED_t LED_1, LED_2, LED_3;
  LED_init(&LED_1, GPIOC, GPIO_PIN_8);
  LED_init(&LED_2, GPIOC, GPIO_PIN_6);
  LED_init(&LED_3, GPIOC, GPIO_PIN_5);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
  	if(button_getState(&Button_1) == ACT_RELEASED)
  	{
  		LED_toggle(&LED_1);
  	}
  	if(button_getState(&Button_2) == ACT_RELEASED)
  	{
  		LED_toggle(&LED_2);
  	}
  	if(button_getState(&Button_3) == ACT_RELEASED)
  	{
  		LED_toggle(&LED_3);
  	}
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

 

Button Driver

// 헤더 파일
/*
 * Button.h
 *
 *  Created on: Apr 23, 2024
 *      Author: k1min
 */

#ifndef DRIVER_BUTTON_BUTTON_H_
#define DRIVER_BUTTON_BUTTON_H_

#include "stm32f4xx_hal.h"

typedef enum {PUSHED, RELEASED, NO_ACT, ACT_PUSHED, ACT_RELEASED} button_state_t;

typedef struct{
	GPIO_TypeDef* GPIOx;
	uint16_t GPIO_Pin;
	int prevState;
}Button_t;


void button_init(Button_t *Button, GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
button_state_t button_getState(Button_t *Button);


#endif /* DRIVER_BUTTON_BUTTON_H_ */


// 소스 파일
/*
 * Button.c
 *
 *  Created on: Apr 23, 2024
 *      Author: k1min
 */
#include "Button.h"


void button_init(Button_t *Button, GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
	Button->GPIOx = GPIOx;
	Button->GPIO_Pin = GPIO_Pin;
	Button->prevState = RELEASED;
}

button_state_t button_getState(Button_t *Button)
{
	// static int prevState = RELEASED;
	int curState = HAL_GPIO_ReadPin(Button->GPIOx, Button->GPIO_Pin);		// Read pin State

	if((Button->prevState == RELEASED) && (curState == PUSHED))
	{
		HAL_Delay(50);
		Button->prevState = PUSHED;			// PUSH == 0
		return ACT_PUSHED;							// return 3
	}
	else if((Button->prevState == PUSHED) && (curState == RELEASED))
	{
		HAL_Delay(50);
		Button->prevState = RELEASED;
		return ACT_RELEASED;
	}
	return NO_ACT;
}

 

 LED Driver

// 헤더 파일
/*
 * LED.h
 *
 *  Created on: Apr 23, 2024
 *      Author: k1min
 */

#ifndef DRIVER_LED_LED_H_
#define DRIVER_LED_LED_H_

#include "stm32f4xx_hal.h"

typedef struct{
	GPIO_TypeDef *GPIOx;
	uint16_t GPIO_Pin;
}LED_t;


void LED_init(LED_t *LED, GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

void LED_ON(LED_t *LED);
void LED_OFF(LED_t *LED);
void LED_toggle(LED_t *LED);


#endif /* DRIVER_LED_LED_H_ */


// 소스 파일
/*
 * LED.c
 *
 *  Created on: Apr 23, 2024
 *      Author: k1min
 */

#include "LED.h"


void LED_init(LED_t *LED, GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
	LED->GPIOx = GPIOx;
	LED->GPIO_Pin = GPIO_Pin;
}

void LED_ON(LED_t *LED)
{
	HAL_GPIO_WritePin(LED->GPIOx, LED->GPIO_Pin, SET);
}

void LED_OFF(LED_t *LED)
{
	HAL_GPIO_WritePin(LED->GPIOx, LED->GPIO_Pin, RESET);
}

void LED_toggle(LED_t *LED)
{
	HAL_GPIO_TogglePin(LED->GPIOx, LED->GPIO_Pin);
}

 

더보기

main.c

  while (1)
  {
  	APMain();
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

 

APMain

// 헤더 파일
/*
 * AP_Main.h
 *
 *  Created on: Apr 23, 2024
 *      Author: k1min
 */

#ifndef AP_AP_MAIN_H_
#define AP_AP_MAIN_H_

#include "stm32f4xx_hal.h"

#include "../Driver/Button/Button.h"
#include "../Driver/LED/LED.h"

void sys_init();
int APMain();

#endif /* AP_AP_MAIN_H_ */

// 소스 파일
/*
 * AP_Main.c
 *
 *  Created on: Apr 23, 2024
 *      Author: k1min
 */

#include "AP_Main.h"

Button_t Button_1, Button_2, Button_3;
LED_t LED_1, LED_2, LED_3;

void sys_init()
{
	button_init(&Button_1, GPIOC, GPIO_PIN_10);
	button_init(&Button_2, GPIOC, GPIO_PIN_11);
	button_init(&Button_3, GPIOC, GPIO_PIN_12);

	LED_init(&LED_1, GPIOC, GPIO_PIN_8);
	LED_init(&LED_2, GPIOC, GPIO_PIN_6);
	LED_init(&LED_3, GPIOC, GPIO_PIN_5);
}

int APMain()
{
	sys_init();

	while (1)
	{
		if (button_getState(&Button_1) == ACT_RELEASED)
		{
			LED_toggle(&LED_1);
		}
		if (button_getState(&Button_2) == ACT_RELEASED)
		{
			LED_toggle(&LED_2);
		}
		if (button_getState(&Button_3) == ACT_RELEASED)
		{
			LED_toggle(&LED_3);
		}
	}
}

 

  • 전체 코드
 

GitHub - k1minseok/STM32_LEDButton_Driver_0423

Contribute to k1minseok/STM32_LEDButton_Driver_0423 development by creating an account on GitHub.

github.com

 

→ main.c 실행 코드가 application main 코드를 호출하여 시스템 초기화 & 어플리케이션 실행

⇒ main : Caller / APMain : Callee

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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