STM32单片机存储器管理策略：优化内存使用，提升性能，避免系统崩溃

# 1. STM32单片机存储器概述**

STM32单片机拥有丰富的存储器资源，包括片上静态随机存储器（SRAM）、片上闪存（Flash）和外部存储器接口。

SRAM用于存储程序代码和数据，具有高速读写特性。Flash用于存储程序代码和常量数据，具有非易失性，即使断电也能保持数据。外部存储器接口允许连接外部存储器，如SD卡或NOR Flash，以扩展存储容量。

理解STM32单片机的存储器结构对于优化内存使用、提升性能和避免系统崩溃至关重要。

# 2. 存储器管理策略

### 2.1 静态存储器分配

#### 2.1.1 常量和全局变量的分配

静态存储器分配用于存储不会在程序执行期间发生变化的数据，例如常量和全局变量。这些数据在程序启动时分配，并在程序整个生命周期内保持不变。

**常量的分配：**

常量使用关键字 `const` 声明，并存储在只读内存 (ROM) 中。ROM 的大小固定，因此常量的分配在编译时确定。

**全局变量的分配：**

全局变量在程序的整个生命周期内可用，并存储在数据段中。数据段的大小在编译时确定，并随着程序执行而增长。

#### 2.1.2 堆栈管理

堆栈是一种后进先出 (LIFO) 的数据结构，用于存储局部变量、函数参数和返回地址。堆栈在程序执行期间动态增长和缩小。

**堆栈的分配：**

堆栈在程序启动时分配，并在函数调用和返回时动态调整。堆栈大小由编译器确定，并根据程序的复杂性和嵌套深度而变化。

**堆栈溢出的处理：**

堆栈溢出发生在堆栈超出其分配的内存空间时。这会导致系统崩溃，因此必须仔细管理堆栈。可以使用堆栈保护机制，例如栈卫兵，来检测和防止堆栈溢出。

### 2.2 动态存储器分配

#### 2.2.1 内存池管理

内存池是一种预先分配的内存块，用于存储动态分配的数据。内存池管理减少了内存碎片化，并提高了内存分配效率。

**内存池的创建：**

内存池在程序启动时创建，并分配一个固定的内存块。内存池的大小由应用程序需求决定。

**内存的分配和释放：**

内存从内存池中分配和释放，使用专门的函数。这些函数跟踪已分配的内存块，并确保内存池不会被耗尽。

#### 2.2.2 内存碎片整理

内存碎片化是指内存中存在许多小而未使用的内存块。这会降低内存分配效率，并可能导致系统崩溃。

**内存碎片整理的策略：**

有几种内存碎片整理策略，例如：

- **标记-清除：**该算法标记未使用的内存块，然后清除它们以创建更大的连续内存块。
- **压缩：**该算法将已分配的内存块移动到内存的一端，以创建更大的连续内存块。
- **伙伴分配：**该算法将内存划分为大小相等的块，并使用伙伴系统进行分配，以减少碎片化。

# 3. 内存优化实践

### 3.1 代码优化

#### 3.1.1 函数内联

函数内联是一种编译器优化技术，它将函数调用替换为函数体