Cortex-M3與Aurix的堆棧

1. 在ARM Cortex-M3架構中，堆棧通常由兩個寄存器來管理：主堆棧指針（MSP）和進程堆棧指針（PSP）。

1.1.?MSP是處理器的默認堆棧指針，用于保存中斷處理程序的現場。當芯片復位或發生中斷時，處理器會自動將MSP的值保存到堆棧中，并使用一個新的堆棧來保存中斷處理程序的現場。MSP的值可以通過專門的寄存器進行讀寫，以便在需要時進行堆棧切換。

1.2. PSP是用于保存應用程序現場的堆棧指針。在應用程序執行期間，PSP用于保存當前執行線程的現場。當發生中斷時，處理器會自動將PSP的值保存到堆棧中，并使用MSP來保存中斷處理程序的現場。PSP的值也可以通過專門的寄存器進行讀寫，以便在需要時進行堆棧切換。

1.3. 其實說白了就是如果你跑的是裸機程序，他用的就是一個堆棧的機制，就是只跑MSP的堆棧。但是如果你要跑操作系統，他就要用到雙堆棧機制，比如程序正在順序執行，突然產生一個中斷，處理器把TASK的信息現場保存在PSP棧中，然后進入中斷服務程序，中斷服務程序中使用MSP棧，退出中斷時從PSP棧中還原現場，返回用戶程序。還有就是TASK的切換也是在PSP里切的，比如在一個時間片里TASK1沒有執行完，他就會把TASK的現場保存在PSP棧中，之后執行TASK2，當TASK2執行完后，在還原PSP棧中TASK1的現場繼續執行。

1.4 堆棧是一種用于保存函數調用現場和局部變量的數據結構，它的操作是先進后出（Last-In-First-Out，LIFO）。棧幀（stack frame）是在函數調用期間在堆棧上分配的一塊內存區域，用于存儲函數的局部變量、參數和返回地址等信息。在函數調用過程中，每個函數都會分配一個新的棧幀，用于保存它的執行上下文。當函數返回時，棧幀被彈出堆棧，釋放內存空間，并將控制權返回給調用者。所以說白了棧就是嵌入式RAM的一塊連續內存空間，當程序執行時，會將相關數據壓入棧中，棧指針會向下移動，分配新的內存空間。當函數執行出棧操作時，棧指針會向上移動，釋放內存空間。

2. 上面說的是Cortex-M3內核的指針堆棧寄存器，但是TC397與Cortex-M3不同，他是有5個核，每個核都有自己的堆棧空間，它分為內核堆棧（core stack）和用戶堆棧（user stack）和中斷堆棧（interrupt stack）。如下圖，下圖沒有說內核堆棧（core stack），是因為（core stack）是用于跑OS的。內核堆棧用于保存操作系統內核的執行上下文，而用戶堆棧用于保存應用程序的執行上下文。中斷棧（interrupt stack）則是用于保存中斷處理程序執行上下文的堆棧空間。上面說的3個堆?？臻g，其實就是說在跑操作系統和中斷的時候用的是MSP，跑任務，用的用戶堆棧，也就是PSP。所謂的內核堆棧和用戶堆棧是基于OS的堆棧指針的指向是根據當前處理器所處的模式（特權模式或用戶權模式）來確定的。

2.1 在特權模式下，處理器可以訪問所有的處理器資源和指令，包括特殊的系統寄存器、中斷控制器、內存管理單元等。也就是說，在特權模式下，處理器可以訪問用戶模式下的堆棧。處理器可以使用PSP指針來訪問用戶堆棧，并讀取或寫入用戶堆棧上的數據。

2.2 而在用戶模式下，處理器只能訪問受限的處理器資源和指令。用戶模式下，處理器只能訪問用戶的數據和代碼，無法訪問系統的關鍵資源。這樣可以確保用戶代碼不會對系統的穩定性和安全性產生影響。

也就是說內核堆棧是在特權模式下，并且用的MSP，但是他可以方訪問PSP。而中斷也是在特權模式下的MSP里，可以方訪問PSP。用戶堆棧就是在非特權模式下只能用的PSP。

?2.3 因為中斷和異常處理通常需要訪問操作系統內核代碼和資源，而這些資源只能在特權模式下訪問，所以中斷堆棧必須位于特權模式下。

?2.4 中斷堆棧包含了一些重要的信息，如 CPU 寄存器、程序計數器、堆棧指針等，這些信息用于在中斷或異常處理完成后恢復原來的執行上下文。

2.5 內核堆棧和用戶堆棧用于保存執行上下文，中斷堆棧用于保存中斷處理程序的執行上下文。

除此之外還有三個寄存器，一個是SP也就是A[10]，一個ISP，還有一個PSW.

A[10]：這個就在GPR中,也稱之為SP(Stack Pointer),與傳統內核的SP類似.如下圖：

ISP：在CSFR中,專用于中斷的Stack.進入中斷后自動切換使用ISP,以防止對主任務Stack的誤操作.

PSW中的IS用于標記當前Stack Pointer狀態. PSW.IS==0時,表示Upper Context已經被保存,A10(SP)已經裝入ISP的值.當PSW.IS==1時,表示已經使用的ISP的值(比如中斷嵌套),此時SP已經是ISP的值,無須再裝入ISP的值.

3. 代碼中的堆棧

3.1 棧（操作系統）：存局部變量、函數，調用函數時會開辟棧區，函數結束時就自動回收，遵循后進先出的原則，從高地址向低地址增長。

靜態內存分配：靜態內存是程序編譯執行后系統自動分配，由系統自動釋放，靜態內存是棧分配的，特點：不持久。

使用靜態內存分配的變量有：全局變量&靜態變量

3.2 堆（操作系統）： malloc、realloc、calloc等開辟的內存就在堆，從低地址向高地址增長，由程序員分配和釋放，系統不自動回收，所以一定要記得申請了就要釋放，以免溢出。

在嵌入式系統中，使用堆內存相對于棧內存來說是比較少的。嵌入式系統通常擁有有限的內存資源，而使用堆內存可能會導致內存碎片和性能問題。在嵌入式系統中，通常會限制堆內存的大小，并且使用堆內存時需要非常小心，以確保不會出現內存泄漏或者堆溢出等問題。在某些情況下，嵌入式系統需要使用堆內存，例如當需要動態創建對象或者動態分配數組時。在這種情況下，程序員需要小心地管理堆內存，以確保不會出現內存泄漏或者堆溢出等問題。

動態內存分配：動態內存是開發者手動分配的，是堆分配的。特點：持久。

在C語言中，全局變量分配在內存中的靜態存儲區，非靜態的局部變量【動態局部變量】（包括形參）是分配在內存的動態存儲區，該存儲區被稱為棧。除此之外，c語言還允許建立內存動態分配區域，以存放一些臨時用的數據，這些數據不必在程序的聲明部分定義，也不必等到函數結束時才釋放，而是需要時隨時開辟，不需要是隨時釋放。這些數據臨時存在一個特別的自由存儲區，稱為堆區。

4. 如何調試

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原文鏈接：https://blog.csdn.net/xiandang8023/article/details/131724885

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