嵌入式软件设计

1、回调函数的使用

在嵌入式软件设计中，回调函数是一种极为重要的编程机制：

• 定义
  • 回调函数本质上是一个通过函数指针来调用的函数。在C/C++语言环境下，函数指针存储了函数的入口地址，回调函数就是利用这种特性，把一段可执行代码的地址传递出去，使得其他代码在合适的时机能够回过头来调用这段代码。例如，在一个简单的嵌入式温度监控系统里，当温度传感器采集到的数据超出预设阈值时，就可以通过回调函数来通知主程序或者执行特定处理逻辑。从语法层面看，它和普通函数声明类似，不过多是作为参数传递给其他函数，像void callback_function(int param); ，这里callback_function就是一个回调函数，接收一个int类型参数。
• 用法
  • 事件驱动机制：嵌入式系统常需应对各类异步事件，如按键按下、串口数据接收、定时器超时等。以按键处理为例，系统预先注册一个按键按下对应的回调函数。当用户按下按键，底层硬件检测到电平变化触发中断，中断服务程序就会调用事先注册好的这个回调函数，执行诸如更新显示内容、切换系统状态这类操作，无需主循环持续轮询按键状态，极大提升系统效率。
  • 分层架构通信：在嵌入式软件分层架构里，底层驱动程序为上层应用提供接口。上层应用把回调函数传递给底层，底层完成某些耗时操作（如复杂的传感器数据采集、通信协议数据收发）后，借助回调函数告知上层处理结果，实现跨层通信，解耦不同层次代码，让各层专注自身功能。
  • 算法策略切换：一些智能嵌入式设备，像自动导航小车，根据不同行驶场景需切换路径规划算法。把不同算法封装成回调函数，依据传感器获取的环境数据（如前方障碍物距离、道路宽窄），在运行时动态切换调用对应的算法回调函数，增强系统灵活性与适应性。
• 使用教程

1.**声明回调函数**：先定义回调函数的原型，确定参数列表与返回类型。比如要处理串口接收数据，

void UART_RX_Callback(uint8_t *data, int len);

这个回调函数接收指向数据缓冲区的指针和数据长度两个参数。

2. **定义回调函数**：接着编写回调函数具体实现代码，实现期望的功能逻辑。像上述串口接收回调函数内部，可能是把数据存入全局缓冲区，再设置标志位通知主程序有新数据到来：

void UART_RX_Callback(uint8_t *data, int len) {
    static uint8_t buffer[256];
    memcpy(buffer, data, len);
    // 设置数据接收标志
    data_received_flag = 1;
}

3 ** 注册回调函数 **：在需要触发回调的模块中，定义一个函数指针变量用于存储回调函数地址，然后把实际的回调函数名赋值给它。例如在串口初始化函数里：

typedef void (*UART_RX_Callback_t)(uint8_t *, int);
UART_RX_Callback_t rx_callback;
void UART_Init() {
    // 初始化串口硬件相关设置
    rx_callback = UART_RX_Callback;
}

4. **触发回调**：当特定事件发生，例如串口接收到新数据中断产生时，使用函数指针调用回调函数：

void USART_IRQHandler(void) {
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)!= RESET) {
        uint8_t received_data = USART_ReceiveData(USART1);
        if(rx_callback!= NULL) {
            // 触发回调，假设data数组和len值已正确获取
            rx_callback(&received_data, 1);
        }
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}

回调函数能让嵌入式软件架构更加灵活、高效，合理运用它可以优化代码的模块性与响应能力。

以下是关于嵌入式软件设计中回调函数的详细内容：
定义：回调函数是一种作为参数传递给其他函数的函数，其执行由接收函数在特定时刻触发，允许在不修改接收函数内部逻辑的情况下定制其行为，增强代码的灵活性与扩展性，例如在事件驱动编程中用于响应特定事件。

用法

事件驱动编程：在嵌入式系统里，像按键按下、串口数据接收、定时器溢出等事件发生时，可通过回调函数来处理相应任务，避免轮询方式的资源浪费，提高系统响应性。比如按键按下后执行特定功能，而不是让主程序持续检测按键状态。

分层架构通信：在分层的嵌入式软件架构中，上层应用与底层驱动之间利用回调函数通信。底层完成数据采集或硬件操作后，调用上层注册的回调函数反馈结果，使各层能独立开发和维护，降低耦合度。例如底层驱动在数据准备好后，通过回调告知上层应用进行数据处理。

**算法策略切换：**对于某些嵌入式设备（如智能温控系统），依据不同工况需切换控制算法。将多种算法封装成回调函数，根据系统运行时的条件（如温度变化率、环境温度范围）选择并调用相应回调函数，实现算法的动态替换，提升系统智能性与适应性。

回调函数的优缺点

在嵌入式软件设计中，回调函数有以下优点和缺点：

优点

增强软件灵活性
事件处理灵活：在嵌入式系统中，会遇到各种各样的异步事件，如外部中断（按键按下、外部传感器触发等）。回调函数允许开发者将事件处理逻辑封装在独立的函数中，然后将其作为参数传递给事件触发机制相关的函数（如中断服务程序）。这样，不同的事件可以关联不同的处理函数，方便在运行时根据具体需求灵活切换和扩展事件处理方式。例如，一个智能家居系统中，对于不同的传感器触发事件（温度传感器、烟雾传感器等），可以通过注册不同的回调函数来实现针对性的处理，比如温度过高时开启空调降温，烟雾超标时触发报警。
算法替换方便：对于一些需要根据运行状态或用户需求动态改变算法的嵌入式应用，回调函数提供了便捷的方式。例如，在一个智能音频处理设备中，根据不同的音频源（语音通话、音乐播放等）可以通过切换回调函数来使用不同的音频处理算法，如回声消除算法用于语音通话，音效增强算法用于音乐播放。
提高代码复用性和模块化程度
模块解耦：回调函数有助于将不同的功能模块解耦。以嵌入式设备中的通信模块和数据处理模块为例，通信模块负责接收和发送数据，当数据接收完成后，通过调用预先由数据处理模块注册的回调函数，将数据传递给数据处理模块进行后续处理。这样，通信模块不需要了解数据处理的具体细节，两个模块可以独立开发和维护，提高了代码的可维护性和复用性。
分层架构支持：在分层的嵌入式软件架构中，回调函数可以作为层与层之间通信的有效手段。例如，底层硬件驱动层可以在硬件事件发生（如定时器溢出、ADC 转换完成等）时，调用上层应用层注册的回调函数，将硬件状态或数据传递给上层，实现了跨层的松散耦合通信，使得各层可以专注于自身的功能实现。
提升系统响应性能
异步事件处理优势：在事件驱动的嵌入式系统中，回调函数是处理异步事件的有效方式。与传统的轮询方式相比，轮询需要不断地检查事件是否发生，这会消耗大量的 CPU 资源，尤其是在事件发生频率较低的情况下。而采用回调函数，系统可以在事件发生时立即触发相应的处理函数，减少了不必要的 CPU 开销，提高了系统的响应速度和整体性能。例如，在一个实时数据采集系统中，当传感器数据准备好时，通过中断触发回调函数进行数据处理，而不是让主程序不断轮询传感器状态，从而可以让 CPU 在数据未准备好的时间段内执行其他任务。

缺点

增加代码复杂性
函数指针理解难度：回调函数涉及到函数指针的概念，对于初学者或者不熟悉指针操作的开发者来说，理解和正确使用函数指针可能会有一定的难度。函数指针的语法相对复杂，错误地使用函数指针可能会导致程序崩溃或产生难以预料的行为，例如指针未初始化就使用、指针类型不匹配等问题。
代码逻辑分散：使用回调函数会使代码的执行流程变得更加复杂和难以追踪。由于回调函数的调用是在特定事件触发时进行的，这使得代码的执行顺序不像传统的顺序执行结构那样直观。例如，一个回调函数可能在多个不同的地方被调用，当需要调试或修改代码时，开发者需要考虑多个调用点的情况，增加了代码维护和调试的难度。
可能导致潜在的错误和风险
回调函数执行环境不确定：在嵌入式系统中，回调函数的执行环境可能比较复杂。特别是在中断服务程序中调用回调函数时，需要注意回调函数的执行时间和对共享资源的访问。如果回调函数执行时间过长，可能会影响系统的实时性；如果对共享资源（如全局变量、硬件寄存器等）访问处理不当，可能会导致数据冲突或系统不稳定。例如，在一个多任务的嵌入式系统中，如果两个不同的任务通过回调函数访问同一个全局变量，而没有进行适当的互斥保护，就可能会出现数据不一致的情况。
空指针引用风险：如果没有正确地注册回调函数或者在调用回调函数之前没有检查指针是否为空，就可能会导致空指针引用的错误。这种错误在运行时可能会导致程序崩溃，而且由于回调函数的调用通常是在事件触发的情况下进行的，空指针引用的错误可能不容易被及时发现和定位。

例程一

使用例程代码及注释

#include 

// 定义函数指针类型，用于指向回调函数
// 这里的回调函数接收一个整数参数，无返回值
typedef void (*Callback)(int);  

// 模拟一个执行某些操作后触发回调的函数
// func 是指向回调函数的指针，data 是传递给回调函数的数据
void doSomething(Callback func, int data) {
    // 执行一些操作，这里简单打印一条信息
    printf("执行一些操作...\n");  

    // 触发回调函数，将数据传递给它
    if (func!= NULL) {
        func(data);
    }
}

// 回调函数的具体实现，这里是简单打印接收到的数据
void callbackFunction(int num) {
    printf("在回调函数中，接收到的数据是： %d\n", num);
}

int main() {
    // 注册回调函数(callbackFunction)到 doSomething 函数中
    doSomething(callbackFunction, 42);  

    return 0;
}

在上述代码中：
首先定义了Callback作为函数指针类型，用于指向特定格式（接收int参数，无返回值）的回调函数。
doSomething函数模拟一个执行操作后触发回调的情景，它接受一个回调函数指针和一个整数数据作为参数。在执行一些操作后，通过判断回调函数指针不为空，触发回调并传递数据。
callbackFunction是一个具体的回调函数实现，它在被调用时打印出接收到的数据。
在main函数中，将callbackFunction注册到doSomething函数中，并传递数据42，当doSomething函数执行时，就会触发回调函数并输出结果。
这只是一个简单的回调函数使用示例，在实际嵌入式开发中，回调函数的应用场景更为复杂多样，例如在中断处理、实时操作系统任务间通信等方面都发挥着重要作用，但其基本原理和使用方式类似，通过合理运用回调函数，能有效提升嵌入式软件的架构设计与功能实现能力。

例程二

**以下是一个基于 STM32 单片机的简单回调函数使用例程代码，以定时器中断触发回调为例：**

#include "stm32f4xx.h"
#include 

// 定义函数指针类型，用于指向回调函数
typedef void (*TimerCallback)(void);  

// 全局变量用于存储回调函数指针
TimerCallback timer_callback = NULL;  

// 定时器中断处理函数
void TIM2_IRQHandler(void) {
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update)!= RESET) {
        // 清除中断标志位
        TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);  

        // 检查回调函数是否注册，如果已注册则调用回调函数
        if (timer_callback!= NULL) {
            timer_callback();
        }
    }
}

// 初始化定时器2
void TIM2_Init(void) {
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // 使能定时器2时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  

    // 定时器基础配置
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1;  // 自动重装载值，1kHz 频率
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8400 - 1;  // 预分频值，84MHz/8400 = 10kHz 计数频率
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 使能定时器2更新中断
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);  

    // 配置中断优先级并使能中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQHandler;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    // 启动定时器2
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

// 定义一个回调函数示例
void myCallbackFunction(void) {
    printf("定时器中断发生，回调函数被调用！\n");
}

int main(void) {
    // 初始化定时器2
    TIM2_Init();  

    // 注册回调函数
    timer_callback = myCallbackFunction;  

    while (1) {
        // 主循环可以执行其他任务
    }
}

在上述代码中：
首先定义了TimerCallback函数指针类型，用于指向无参数、无返回值的回调函数。
TIM2_IRQHandler是定时器 2 的中断处理函数，当中断发生时，检查并调用已注册的回调函数（如果存在）。
TIM2_Init函数用于初始化定时器 2 的相关参数，包括时钟、计数模式、中断等设置，并启动定时器。
myCallbackFunction是一个简单的回调函数示例，在被调用时打印一条消息。
在main函数中，先初始化定时器 2，然后将myCallbackFunction注册为回调函数，之后主循环可以执行其他任务，当定时器中断触发时，就会调用注册的回调函数。
请注意，实际应用中可能需要根据具体需求对代码进行进一步优化和扩展，比如根据不同的事件注册不同的回调函数，或者在回调函数中处理更复杂的任务，如数据采集、通信等。同时，代码中的硬件相关配置（如定时器参数）也需要根据实际硬件平台进行调整。

例程3 多个回调函数

以下是一个基于 STM32 的回调函数针对不同传感器触发的简单例程代码，以按键和光照传感器为例：

#include "stm32f4xx.h"
#include 

// 定义函数指针类型，用于指向回调函数
typedef void (*SensorCallback)(void);  

// 全局变量存储按键回调函数指针
SensorCallback key_callback = NULL;  
// 全局变量存储光照传感器回调函数指针
SensorCallback light_sensor_callback = NULL;  

// 按键中断处理函数
void EXTI0_IRQHandler(void) {
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!= RESET) {
        // 清除中断标志位
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);  

        // 调用按键回调函数（如果已注册）
        if (key_callback!= NULL) {
            key_callback();
        }
    }
}

// 光照传感器中断处理函数（假设连接到特定引脚并产生中断）
void LIGHT_SENSOR_IRQHandler(void) {
    if (LIGHT_SENSOR_GetITStatus()!= RESET) {
        // 清除光照传感器中断标志位
        LIGHT_SENSOR_ClearITPendingBit();  

        // 调用光照传感器回调函数（如果已注册）
        if (light_sensor_callback!= NULL) {
            light_sensor_callback();
        }
    }
}

// 初始化按键中断
void KEY_Init(void) {
    // 使能相应引脚的时钟和配置为输入模式等初始化代码
    // 这里省略具体的 GPIO 初始化代码

    // 配置外部中断线
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // 连接外部中断线到相应引脚
    SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0);  

    // 配置外部中断线为下降沿触发（根据实际需求）
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    // 配置中断优先级并使能中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQHandler;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

// 初始化光照传感器中断（假设的函数，需根据实际传感器修改）
void LIGHT_SENSOR_Init(void) {
    // 使能光照传感器时钟和相关初始化代码
    // 配置中断触发条件等代码，这里省略具体细节

    // 配置中断优先级并使能中断（假设的函数，根据实际情况修改）
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = LIGHT_SENSOR_IRQHandler;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

// 按键回调函数示例：打印按键按下信息
void keyPressedCallback(void) {
    printf("按键被按下！\n");
}

// 光照传感器回调函数示例：打印光照强度变化信息
void lightSensorCallback(void) {
    printf("光照强度发生变化！\n");
}

int main(void) {
    // 初始化按键和光照传感器中断
    KEY_Init();
    LIGHT_SENSOR_Init();  

    // 注册按键回调函数
    key_callback = keyPressedCallback;  

    // 注册光照传感器回调函数
    light_sensor_callback = lightSensorCallback;  

    while (1) {
        // 主循环可以执行其他任务
    }
}

在上述代码中：
定义了SensorCallback函数指针类型，用于指向无参数、无返回值的回调函数，分别为按键和光照传感器创建了全局的回调函数指针变量。
实现了按键和光照传感器的中断处理函数，在中断发生时检查并调用相应注册的回调函数（如果存在）。
提供了KEY_Init和LIGHT_SENSOR_Init函数用于初始化按键和光照传感器的中断相关设置，包括引脚配置、中断线连接、触发条件设置以及中断优先级配置等。
在main函数中，初始化了传感器中断，并分别注册了对应的回调函数示例，主循环可以执行其他任务，当传感器事件触发时，相应的回调函数就会被调用执行特定的操作。
请注意，实际应用中需要根据所使用的 STM32 具体型号、传感器硬件连接以及传感器的特性等因素，对代码中的硬件初始化部分进行详细且正确的配置，以确保系统能准确地检测到传感器事件并正确地调用回调函数。同时，对于回调函数的功能实现也需要根据实际需求进行进一步扩展和优化，比如在按键回调函数中实现对系统状态的切换，在光照传感器回调函数中实现对显示亮度的调整等。

2、 静态局部变量使用不多的原因

在单片机程序中，局部静态变量使用频率相对不高，原因主要有以下几点：

• 内存占用问题：
  • 单片机通常内存资源极为有限，一般以KB为单位，甚至一些低端型号仅有几百字节。局部静态变量在程序运行期间始终占据内存空间，即便函数执行完毕也不会释放，随着程序中这类变量增多，会快速消耗宝贵的内存，容易引发内存不足，导致程序出现异常甚至崩溃。
  • 例如，一个简单的小型单片机项目，本身RAM只有1KB ，若频繁定义局部静态变量，很可能几百字节就被占用，留给其他关键数据（如实时采集的传感器数据）的空间就少之又少。
• 初始化开销：
  • 局部静态变量只会初始化一次，看似优点，但在单片机环境下，这一特性有时反而带来麻烦。因为初始化操作往往需要额外的指令周期与功耗，对于追求极致运行速度、低功耗的单片机应用场景，这些额外开销可能拖慢程序整体节奏，或者增加电量消耗。
  • 比如在实时性要求极高的电机控制单片机程序里，每次启动函数都要等待静态变量初始化，哪怕多几个时钟周期，都可能让电机控制出现延迟，影响设备性能。
• 调试难度：
  • 局部静态变量生命周期贯穿整个程序运行过程，其状态变化较难追踪与调试。一旦程序出现问题，排查静态变量相关故障时，由于不能像普通局部变量那样随着函数结束重置，很难确定是哪次函数调用导致变量状态异常，延长调试周期。
  • 设想在一个复杂的智能家居控制单片机程序里，众多函数交织，如果某个静态变量出错，要从漫长的程序执行历史里找原因，无疑大海捞针。
• 代码可读性与维护性：
  • 静态变量的存在让函数具备了“记忆”功能，这打破了函数原本纯粹的输入-输出逻辑关系，使得代码逻辑不够清晰直观。后续其他开发人员接手项目，看到这类变量时，需花费更多时间去理解变量的全程作用与状态变化，不利于代码维护与升级。
  • 例如在一个数据采集单片机程序中，新入职的程序员面对带有局部静态变量的函数，要理清多年前老员工设置这个变量的意图，十分困难。
    在嵌入式C语言程序设计中，全局变量和静态局部变量在内存方面有着不同的特性，各有优缺点：
• 全局变量
  • 优点：
    • 内存分配简单直接：全局变量在程序编译时就被分配固定的内存地址与空间，位于数据段（.data 或.bss）。这种固定的内存分配方式使得访问速度相对较快，因为处理器访问固定地址时，不需要复杂的动态内存分配与管理开销，在一些对时间敏感的嵌入式应用场景，例如实时中断处理，快速获取变量值十分关键。
    • 生命周期长：贯穿整个程序的生命周期，只要程序开始运行，全局变量就占据内存空间，随时可供不同函数访问。这对于一些需要在多个函数间共享数据的系统模块十分便利，比如在一个简单的温度控制系统里，采集到的温度值作为全局变量，能被显示函数、控制算法函数等随时调用。
  • 缺点：
    • 内存占用时间长：从程序启动到结束，全局变量始终占用内存，即使在程序运行的某些时段并不需要使用这些变量，也没办法释放内存，对于内存资源稀缺的嵌入式系统，这很容易造成浪费，影响其他功能模块的内存分配。
    • 易引发命名冲突：由于全局可访问性，不同的开发者编写代码时，如果变量命名不够规范，很容易出现同名全局变量，导致难以排查的数据覆盖、逻辑错误等问题，增加代码维护难度。
• 静态局部变量
  • 优点：
    • 按需占用内存：静态局部变量仅在所属函数首次调用时初始化并分配内存，当函数执行完毕，它依旧占据内存空间，但相较于全局变量，它不会过早、全程占用，其他函数运行期间，若这个静态局部变量没被用到，就不会干扰到整体内存布局，相对节省了有限的内存资源。
    • 局部作用域限制：静态局部变量作用域限定在函数内部，这就避免了命名冲突的风险，不同函数即便定义同名的静态局部变量，彼此也是独立互不干扰的，提升代码的模块化与可维护性。
  • 缺点：
    • 初始化开销：静态局部变量初始化只会发生一次，但每次进入函数，编译器都要检查它是否已经初始化，这会带来额外的指令周期开销，对于追求极致运行速度的高性能嵌入式芯片应用，这点额外开销可能影响系统整体响应速度。
    • 内存碎片化风险：虽然静态局部变量看似按需占用，可随着程序频繁调用不同函数，产生多个静态局部变量，这些变量在内存中的分布可能零散，长期积累会造成内存碎片化，降低内存管理效率，后续若要动态分配大块连续内存就会遇到困难。

3、 内存划分

在嵌入式程序设计中，内存一般按照功能和用途划分为多个不同区域，常见划分如下：

• 代码段（Code Segment）：
  • 存储内容：存放程序的可执行代码，也就是CPU要执行的机器指令序列。这些指令在编译时生成，以二进制形式存在，是程序实现各种功能的基础。例如，实现串口通信、定时器中断处理的函数代码，都存于代码段。
  • 属性特点：通常是只读的，这是为了防止程序运行过程中误修改代码，保证程序的稳定性与安全性。代码段在程序加载时就被分配固定的内存地址，位于内存的低地址区域 。
• 数据段（Data Segment）：
  • 初始化数据区（.data）：用于存储已初始化的全局变量和静态变量。例如，int global_variable = 10; 这类有初始值设定的全局变量就在.data区，在程序启动前，这些变量的值会从可执行文件复制到对应的内存位置。
  • 未初始化数据区（.bss）：存放未初始化的全局变量和静态变量，系统会在这里预留空间，默认初始化为0 。像int uninitialized_global;这个变量就处于.bss区，这样的划分节省了可执行文件的空间，因为没必要存储一堆初始值为0的变量值。
• 堆（Heap）：
  • 动态分配：这是一块供程序员手动动态分配和释放内存的区域，通过调用malloc()、calloc()、realloc()等函数来申请内存，用完后用free()函数释放。在嵌入式系统中，比如需要临时缓存大量传感器采集的数据时，就可以从堆中申请合适大小的内存块。
  • 特点：堆的生长方向是从低地址向高地址，内存分配和释放相对灵活，但管理不当容易造成内存碎片，尤其是频繁的小块内存分配与释放操作，会让后续大块连续内存的获取变得困难。
• 栈（Stack）：
  • 函数调用与局部变量：主要用于保存函数调用时的现场信息，像函数参数、返回地址、局部变量等。每次函数调用，都会在栈顶分配一段空间给该函数使用，函数执行完毕，相应空间自动释放。例如，void myFunction(int param)中的param和函数内定义的局部变量都存于栈中。
  • 生长方向：栈是从高地址向低地址生长的，它的空间大小通常在编译时或启动时设定好，一旦超出栈的容量，就会引发栈溢出错误，导致程序崩溃 。
• 特殊功能寄存器（Special Function Registers，SFRs）：
  • 硬件交互：在单片机等嵌入式设备里，这部分内存区域映射到硬件的特殊功能寄存器。程序员通过读写这些内存地址，就能实现对硬件外设的控制，比如设置定时器的定时时长、控制GPIO端口的电平状态等。它们不属于传统意义上的通用内存范畴，但在编程时与内存操作紧密关联。