如何在STM32上从RAM中运行代码？

Question

我有一个非常简单的“Hello World”软件（请查看我的Github项目），运行在STM32WB55 Nucleo板上（基本上，它通过USART1每1000毫秒发送"HELLO WORLD\n"）。

如果我能够成功地将这个软件从Flash中转移到RAM中运行，而不是Flash中，我会特别高兴。这个MCU有196604字节的RAM。而我的项目总大小为13332字节。所以大小不应该成为一个问题。

我想做的是：程序开始时：将程序加载到RAM中。然后禁用Flash，以提高程序的整体性能（更快的访问时间）和降低功耗。

根据我所了解的，我应该修改链接脚本，创建一个特殊的代码段来放置代码，然后禁用MCU的Flash。

作为一名初学者，我不知道从哪里开始。

PS：我正在使用CLion（CMake）和GCC。

- Paul Jon

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请提供足够的代码，以便他人更好地理解或重现问题。 - Community

大多数微控制器（MCU）直接从闪存中存储和执行代码，这当然也适用于STM32 MCU，即使那些声明为“const”的变量也存储在闪存中。只有会改变的变量才会加载到RAM中，因此在MCU中，RAM主要用于堆栈和堆。这就是为什么大多数MCU具有比RAM更多的闪存的原因。这与PC / Mac / Linux系统中使用的通用微处理器（CPU）的一般目的不同，在该系统中，程序从存储中加载并在RAM中执行，并且在退出应用程序时释放内存。 - hcheung

你需要一个小的启动程序，它可以从闪存中运行并将其余的程序复制到RAM中。你可以将其编写为引导加载程序并单独链接，或者编辑源代码并添加部分属性，以便可以一次性链接并放置在不同的位置。无论哪种方式，你都需要制作一个自定义的链接器脚本（*.ld文件）。 - Tom V

Answer 1

使用链接脚本将所有内容放入RAM中。我看到你已经有了一个链接脚本（STM32WB55RGVX_RAM.ld），看起来是可以实现这个功能的。你可能只需通过更改 set(LINKER_SCRIPT ${CMAKE_SOURCE_DIR}/STM32WB55RGVX_FLASH.ld) 即可激活它。

您可以看到它定义了两个内存区域：

MEMORY
{
RAM (xrw)           : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 192K
FLASH (rx)          : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
}

你可以看到它将所有代码位都放在了RAM中。虽然定义了“FLASH”存储区域，但实际上从未使用过这个链接器脚本，因此它会保持为空。与_FLASH.ld链接器脚本进行比较。

构建应用程序后，您可以使用gdb加载.elf文件。gdb将忠实地将所有部分加载到链接器放置它们的区域。

最后一部分就是实际运行代码。

如果入口点设置正确，gdb还将初始化程序计数器以指向那里。然后，您可以像平常一样使用"continue next"等命令，在RAM中调试代码。入口点可以通过gcc链接器命令中的-e 0x20000000之类的东西任意移动。

# example gdb commands to execute output.elf from RAM

# load the elf into gdb so that we can get debug information from it
file output.elf

# reset the mcu
monitor reset init

# load the elf into RAM
load output.elf

# verify that the register are correct
info registers

# run until main
break main
continue

执行程序时，首先运行的不是主函数main，而是所有设置C执行环境所需的启动代码。这包括设置堆栈和在startup_stm32wb55rgvx.s文件中的其他内容。因此，我已经在主函数上设置了断点并执行到那里。

顺便提一下，如果您实际上不需要启动代码，您可以构建非常小的可执行文件。如果您可以接受不完整的执行环境，则可以自己设置堆栈指针。当您想要将其余RAM用于其他事情或想要优化加载时间时，这非常有用。考虑设置一些仅微控制器可以访问的后期制作步骤。甚至是后期生产测试。为此，我推荐使用Python库pyswd，它是一个绝对福音。

--编辑--

我刚才注意到您想让您烧录的程序从RAM执行一些代码...在这种情况下，甚至更简单。

您甚至不需要编辑链接器脚本。 只需将函数放置在RAM节（方便的RamFunc存在）中即可。

__attribute__ ((longcall, section(".RamFunc"))) void test(){
    // disable_flash... see your datasheet
    // we do this from RAM, because disabling FLASH while executing from FLASH would be dumb.
    disable_flash();
    // do the RAM things... remember that all the symbols you use must be RAM symbols at this point.
    dothething();
}

int main(void) {
    // jump to RAM
    test();
}

- Maximilian