# Static_Module

**Repository Path**: ufbycd/static_module

## Basic Information

- **Project Name**: Static_Module
- **Description**: 本项目在MCU（STM32）平台实现类似于Linux内核模块的动态加载功能，但不是将模块加载到内存（SRAM）而是加载到Flash。
所以叫做静态加载。
- **Primary Language**: C
- **License**: LGPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 17
- **Forks**: 11
- **Created**: 2020-12-26
- **Last Updated**: 2025-06-23

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Static Module Demo

#### 介绍
本项目在MCU（STM32）平台实现类似于Linux内核模块的动态加载功能，但不是将模块加载到内存（SRAM）而是加载到Flash。
所以叫做静态加载，而被加载的模块就叫静态模块。

#### 软件架构
本演示项目有两个工程，分别是APP工程和Module工程。前者是常规应用工程，是芯片的入口；Module工程类似于静态库，不能单独运行而依赖于APP，但它编译生成的目标文件内所有符号均已链接。两个工程各自单独编译，烧录时也可以分开单独烧录。

##### 软件架构说明

1. APP和Module的Flash和SRAM空间各自分开并且固定排布，Module空间位于APP空间之后并紧密相连；
2. APP和Mouule都有常规的中断向量表，并且都位于各自FLASH的起始地址；
3. APP的中断向量表是芯片的入口，而Module的中断向量表由APP调用；
4. APP和Module都各自维护一张公开的函数向量表：`APP_Vector_t`、`Module_Vector_t`；跨区域的函数调用即是通过函数向量表内的函数指针实现；
5. Module的`Reset_Handler`由于不是芯片的入口，所以可以修改其原型；APP在调用Module的Reset_Handler时获取模块的函数向量表并告知APP的函数向量表给模块；此时APP和Module都获取得到对方的函数向量表，两者也就连接起来了。

##### Module的主要接口
Module由于不是程序主体而只是功能的扩展，所以不能执行带有死循环的函数，也就不能执行Module里的main函数。（本项目的Module工程里没有`main`函数实现。）

1. `Reset_Handler`：位于中断向量表内，依然是Module的入口，但供APP调用；
2. `init`：位于函数向量表内，用于执行整体（全局变量、外设等）的初始化；
3. `schedule`: 位于函数向量表内，相当于不带死循环的main函数。

##### Module的Reset_Handler
常规的应用中，芯片复位时其程序入口为`Reset_Handler`。`Reset_Handler`要负责初始化C语言运行时环境（主要是DATA段及BSS段内变量的初始化）并调用main函数。

由于Module的`Reset_Handler`并不是芯片的入口而由APP调用，其实现就是整个架构的关键。本项目Module的Reset_Handler的实现如下：

```
void Reset_Handler(const APP_Vector_t *app, Module_Vector_t *module)
{

    _initialize_data(& _sidata, & _sdata, & _edata);
    _initialize_bss(& _sbss, & _ebss);

    Module_SetAppVector(app);
    Module_GetModuleVector(module);
}
```

其主要工作有两个：初始化DATA段、BSS段及跟APP交换函数向量表。函数向量表一但确定，跨区域的函数调用就畅通无阻了。

##### Module的中断处理函数的进入
为了在Module内灵活使用（APP未占用的）外设资源，需要处理Module的中断服务。而Module的中断向量表并不是芯片的入口而由APP调用，那么就需要从APP的中断向量表跳转到Module的中断向量表。

在APP的中断向量表内，未使用的中断服务其实都是`Default_Handler`的别名（并且都是弱（weak）符号）。而APP未使用的中断有可能会被Module使用；所以只要修改APP的`Default_Handler`，使其跳转到Module那边就行了。本项目的APP的`Default_Handler`实现如下：

```
void __attribute__ ((weak)) Default_Handler(void)
{
    typedef void (* IrqHandler_t)(void);
    extern unsigned int _eflash;     // 来自链接脚本，指向Flash末尾
    uint32_t isrNum;
    IrqHandler_t *moduleIsrVector;
    IrqHandler_t handler;

    if(Main_IsModuleLoaded())
    {
        moduleIsrVector = (IrqHandler_t *) & _eflash;
        isrNum = __get_IPSR();
        handler = moduleIsrVector[isrNum];
        handler();
    }
    else
    {
        __DEBUG_BKPT();
        while(1);
    }
}
```

* 其中`_eflash`定义于链接脚本，其值指向APP的Flash空间的末尾即Module的Flash的起始亦即Module的中断向量表。
* `Default_Handler`的主要工作为：当Module已经载入时，获取当前的中断号并直接跳转到Module的中断服务函数；当Module未载入时，则进行常规处理，进入死循环。

#### 使用说明

1. 本项目基于STM32CubeIDE实现，硬件平台为NUCLEO-F446RE，即MCU为STM32F446RE。在IDE内很容易就可以切换到其他硬件平台。
2. APP和Module工程都包含一个跟git代码仓库挂钩的版本头文件version.h，这个文件是在编译时自动通过python脚本(version.py)生成的。所以要保证电脑内安装有python解释器才能通过编译。（PS：Linux和Windows 10已内置python）。

#### 参与贡献

1.  Fork 本仓库
2.  新建 Feat_xxx 分支
3.  提交代码
4.  新建 Pull Request


#### 特技

1.  使用 Readme\_XXX.md 来支持不同的语言，例如 Readme\_en.md, Readme\_zh.md
2.  Gitee 官方博客 [blog.gitee.com](https://blog.gitee.com)
3.  你可以 [https://gitee.com/explore](https://gitee.com/explore) 这个地址来了解 Gitee 上的优秀开源项目
4.  [GVP](https://gitee.com/gvp) 全称是 Gitee 最有价值开源项目，是综合评定出的优秀开源项目
5.  Gitee 官方提供的使用手册 [https://gitee.com/help](https://gitee.com/help)
6.  Gitee 封面人物是一档用来展示 Gitee 会员风采的栏目 [https://gitee.com/gitee-stars/](https://gitee.com/gitee-stars/)