【经验】使用8位MCU EFM8系列时如何避免堆栈溢出引起的程序错误？

时间： 2019-10-15 来源：原创

技术问答

SILICON LABS 创新型8位MCU EFM8系列提供完全集成的体验，非常适合物联网应用，提供了业界最快的速度和最低的功耗，使用增强型8051内核，集成UART、SPI、SMBUS、ADC等丰富外设。

当前单片机早已发展到了32位的时代，但是更先进更快的单片机出现并没有完全取代8位单片机，因为在很多的应用场合并不需要更快的速度、更大的存储空间，这个时候8位单片机就会在性价比上有很大的优势，但是8位机的资源往往很有限，RAM非常小，以Silicon Labs的EFM8BB2系列为例，采用了增强型的51内核，其标准的8051 RAM只有256Byte，这256个Byte有一部分还要留给堆栈空间使用。

我们在使用EFM8开发的时候，随着代码量的逐渐增加，有时候会突然发现程序不能正常运行了，给人的感觉往往是刚刚还正常，怎么突然debug就出问题了。表现形式包括但不限于

1、循环进入后无法跳出，循环变量在几个值之间一直循环。

2、总是出现看门狗复位。

3、有些代码位置附近出现Flash Error Reset。

4、有些变量的值明明没有操作却改变了。

5、程序跑飞了。

当出现这些问题的时候，往往是由于堆栈溢出导致的。当我们把大量的全局变量、局部变量放入到RAM中的时候，堆栈能够使用的空间就会一点点被压缩，直至产生溢出，导致各种意想不到的错误。

为了避免堆栈溢出，可以将全局变量、局部变量放到XRAM中，以EFM8BB2系列为例，XRAM的空间为2048个Byte。如果工程的Memory model设置为Small，变量定义如不加特别修饰，会默认放在DATA空间中

unsigned char a; //变量a放到DATA空间中，即放到了RAM中

那如果我们这种情况下想把a变量放入到XRAM中，则要进行如下定义

unsigned char xdata a； //变量a放到XDATA中，即放到了XRAM中

如果工程的Memory model设置为Large模式，则变量定义如不加任何修饰，会默认放在XDATA空间

unsigned char a； //变量a放到XDATA中，即放到了XRAM中

这种情况下如果想把a放入到DATA空间中，则要进行如下定义

unsigned char data a； //变量a放到DATA中，即放到了RAM中

Memory model的设置位置如下图所示。

将变量放在DATA和XDATA中，会在程序运行速度上有所区别。变量放到XDATA中会使编译出来的程序略大于放到DATA中，在程序的执行速度上会稍慢于放到DATA中。变量具体放到什么位置需要根据具体的项目做综合的权衡。

在程序编写时，还要尽量减少函数的嵌套，因为函数嵌套会增大堆栈空间的开销。

笔者通过一个小程序对比了将变量放入到DATA与XDATA中程序执行时间的差别，供读者参考。程序主要是对数组Uart_Data[90]进行初始化赋值，并通过串口发送出去。在代码执行开始和结束的地方对P0.0口进行了电平翻转，以便通过逻辑分析仪抓取获得程序执行时间。

代码如下：

变量放在DATA中的程序运行时间如下：

变量放在XDATA中的程序运行时间如下：

从图中我们可以看到执行时间分别为7.676ms和8.394ms。

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