嵌入式 8051 的堆栈和堆混淆

Question

我试图了解有关 8051 MCU 架构内存布局的一些基本概念。如果有人能给我一些澄清，我将不胜感激。

因此，对于 8051 MCU，我们有几种类型的存储器：

• IRAM - (idata) - 用于通用寄存器和 SFR

• PMEG - (code) - 用于存储代码 - (FLASH)

• 扩展数据

  • 片上（数据） - 数据高速缓冲存储器（RAM）/
  • 片外 (xdata) - 外部存储器 (RAM)

问题：

1. 那么堆栈实际上位于哪里？我假设在 IRAM (idata) 中，但它非常小 (30-7Fh) - 79 字节

2. 堆栈有什么作用？

   现在，一方面，我读到它在我们调用函数时存储返回地址（例如，当我调用函数时，返回地址存储在堆栈上并且堆栈指针递增）。

   http://www.alciro.org/alciro/microcontroladores-8051_24/subrutina-subprograma_357_en.htm

   另一方面，我读到堆栈存储函数中的局部变量，一旦我们从该函数返回，这些变量就会被“删除”。 http://gribblelab.org/CBootcamp/7_Memory_Stack_vs_Heap.html

3. 如果我使用动态内存分配（堆），该内存是否始终保留在片外 RAM（xdata）中，还是取决于编译器/优化？

Answer 1

8051起源于 20 世纪 70 年代/80 年代初。因此，它的资源非常有限。原始版本（例如）甚至没有 XRAM，后来被“修补”到一边并需要特殊（且缓慢）访问。

IRAM 是“主存储器”。它确实包括堆栈（是的，只有几个字节）。其余部分用于全局变量（“data”和“bss”部分：已初始化和未初始化的全局变量和静态变量）。出于同样的原因，编译器可能会使用 XRAM。请注意，对于这些小型 MCU，您不会使用很多局部变量（如果仅使用 8 位类型）。一个聪明的编译器/链接器（我实际上使用了其中一些）可以静态重叠地分配局部变量 - 除非使用递归（非常不可能）。

最值得注意的是，此类系统的程序大多不使用堆（即动态内存分配），而仅使用静态分配的内存。最多，他们可能使用内存池，它提供固定大小的块并且不合并块。

请注意，IRAM 包括一些可由硬件进行位寻址的特殊寄存器。通常，您会使用可以利用这些函数的专用编译器。某些功能很可能需要特殊的汇编函数（这些函数可能在标头中作为 C 函数提供，只是生成相应的机器代码指令），称为内在函数。

不同的内存区域可能还需要使用编译器扩展。您可以查看sdcc来寻找合适的编译器。

另请注意，8051 具有扩展的哈佛架构（代码和数据与 XRAM 作为第 3 方分离）。

关于您的第二个链接：这是一篇非常笼统的文章；它不涵盖像 8051（或 AVR、PIC 等）这样的 MCU，而是更通用的 CPU，如 x86、ARM、PowerPC、MIPS、MSP430（也是更小的 MCU）等，使用外部冯·诺依曼 架构（在内部，大多数（如果不是全部）32+ 比特币都使用哈佛架构）。