单片机开发中pc和sp的作用

概念

两个都是寄存器
pc（program counter）程序计数器
SP （stack pointer）堆栈指针

原理

pc 存放下一条指令的寄存器，cpu从内存中拿指令 ，寄存器是属于cpu的一部分，不属于内存
sp 堆栈指针，本质是寄存器，指向堆栈的顶部，
爬论坛：https://www.cnblogs.com/uestcliming666/p/11488782.html
假设有如下函数Fun

Fun（）
{
    …………………
    Sub-fun（a， b）；
    …………………
}

cpu执行程序时的逻辑和步骤如下:
前提储备知识：

1. 单片机对于堆栈的内存分配,一般栈空间由cpu自行分配，堆空间程序员可以用malloc进行申请，

2. 栈空间一般储存非malloc分配的局部变量，全局变量和静态变量保s存在.date区域。一般对于函数内的局部变量，都保存在栈空间中，栈空间自动分配，自动释放，堆空间需要程序员自己free。
   
   
   基于以上共识，开始对程序进行分析

3. 执行CPU指令call，CPU会把目前PC寄存器的值push到stack 栈中，这个动作意味着存储返回地址。（很重要，要返回，向下）

4. cpu将参数a，b入栈，即根据CPU SP寄存器的值，把a、b的值存入SP指向的地址，并把SP减1（栈通常从高地址向低地址生长)。注意是减一不是加一

5. cpu把pc寄存器的值指向子函数的地址，则下一个被执行的代码就是sub-fun的第一句

6. 当函数sub-fun在执行时，可以根据目前SP寄存器的值计算出参数a、b的地址。

7. 如果函数sub-fun有定义局部变量，这些变量的地址会从当前栈的顶端继续生长（这就是为什么我们在嵌入式开发时，总是会要求应用程序工程不要定义size太大的局部变量，否则容易导致栈溢出的原因）。

8. 当函数sub-fun执行完毕后，CPU会执行ret指令，这个命令会从栈顶端pop出返回地址——即调用sub-fun之前Fun函数执行到的语句的地址，然后更改PC寄存器的值为这个返回地址，则下个指令就会返回执行函数sub-fun的下一行语句，从而完成了函数调用。

补充

1. 堆栈和寄存器的关系，寄存器是内存吗
   堆栈（Stack）和寄存器（Registers）是计算机体系结构中的两个不同的概念，它们在处理数据和控制程序流程方面扮演着不同的角色。

2. 堆栈（Stack）：

   • 堆栈是计算机内存中的一部分，用于存储临时数据，如局部变量、函数参数、返回地址等。它遵循后进先出（LIFO）的原则，即最后推入（push）堆栈的数据会最先被弹出（pop）。
   • 在函数调用时，当前函数的局部变量和参数会被推入调用者的堆栈帧（stack frame），当函数返回时，这些数据会被弹出，同时恢复调用者的程序计数器和栈指针。

3. 寄存器（Registers）：

   • 寄存器是CPU内部的一组高速存储单元，用于存储指令、数据和地址等信息。寄存器的访问速度远远快于内存，因此它们被用来存储当前正在处理的数据和指令。
   • 寄存器的种类很多，包括通用寄存器、浮点寄存器、指令指针寄存器（如程序计数器PC）、栈指针寄存器（如SP）和帧指针寄存器（如FP）等。其中，栈指针寄存器（SP）和帧指针寄存器（FP）与堆栈管理密切相关。

寄存器与内存的关系：

• 寄存器不是内存，它们是CPU的一部分，具有极快的访问速度。寄存器用于存储当前执行的指令和处理的数据，而内存（包括堆栈）则用于存储程序的代码、全局变量、静态数据以及在一定时间内不会被频繁访问的数据。

寄存器与堆栈的关系：

• 堆栈是内存的一部分，而寄存器（特别是栈指针寄存器SP）用于指向当前堆栈的顶部。当数据被推入堆栈时，SP寄存器的值会相应减少，指向新的堆栈顶部；当数据从堆栈弹出时，SP寄存器的值会增加，指向新的堆栈顶部。
• 在函数调用过程中，寄存器（如SP）和堆栈紧密协作，以确保函数的参数、局部变量和返回地址得到正确的管理。

总结来说，寄存器是CPU内部的高速存储单元，用于快速访问和处理数据；堆栈是内存的一部分，用于存储临时数据和控制信息。两者在程序执行过程中相互配合，但它们的功能和存储位置是不同的。