一篇文章講透單片機的RAM和FLASH

作爲單片機內部一個重要組成部分,存儲器佔有很重要的地位,今天就來聊聊我對於單片機的內部存儲器RAM和FLASH的一些認識和理解。

1、先聊聊存儲器

存儲器是單片機結構的重要組成部分,存儲器是用來存儲編譯好的程序代碼和數據的,有了存儲器單片機系統才具有記憶功能。按照存儲介質的特性,可以分“易失性存儲器”和“非易失性存儲器”兩類。易失性存儲器斷電後,裏面存儲的內容會丟失;非易失性存儲器斷電後,數據可以依然保持。

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2、單片機的存儲器

如下圖所示是STM32F103RB系列單片機所使用的存儲器大小,Flash爲128KB,RAM爲20KB,這裏的RAM是指SRAM。

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這兩個存儲器的寄存器輸入輸出端口被組織在同一個4GB的虛擬線性地址空間內。可訪問的存儲器空間被分成8個主要塊,每個塊爲512MB。Flash用來存儲編譯好的程序文件,SRAM用來存儲運行程序時所創建的臨時數據。所以如果不加入外置存儲器,那麼程序裏的東西就會出現在這兩個存儲器中。

下圖爲STM32F103RB單片機的內存映射圖(部分),可以看到畫紅圈的兩個就是SRAM和Flash存儲器。不知道大家有沒有注意,當使用J-Flash軟件給stm32下載bin文件的時候需要填寫起始地址,那個0x08000000其實就是Flash存儲器的起始地址。

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3、關於編譯器生成的文件

如果你玩過單片機,那你應該對Keil這款軟件不會感到陌生,下圖是我的那款OLED時鐘的軟件用Keil編譯後的編譯信息。

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很多人並不一定知道Program Size的含義,我來給大家解釋一下。

Code:是程序中代碼所佔字節大小;

RO-data:程序只讀的變量,也就是帶const的,和已初始化的字符串等;

RW-data:已初始化的可讀寫全局/靜態變量;

ZI-data:未初始化的可讀寫全局/靜態變量;

那麼這個程序佔用的Flash存儲器的空間大小是多少呢?程序所佔Flash空間大小=Code+RO data+RW data=生成的bin文件大小。

那麼這個程序佔用的SRAM存儲器的空間大小是多少呢?程序固定佔用RAM大小=RW data+ZI data。

這些信息除了在編譯器下方的信息欄裏面看到,也可以在項目文件裏的.map文件的最下面找到,如下圖:

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4、數據在存儲器上的存儲結構

程序在Flash上的存儲結構如下圖所示,通過閱讀hex文件和MDK下調試綜合提煉出來的。其中,ZI-data對應未初始化數據段,RW-data對應已初始化數據段,Code對應代碼段。
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數據在SRAM上的結構,如下圖所示。這部分大家可以參考上面的內存映射圖來理解。

STM32的SRAM存儲結構

5、總結

至此我相信大家應該對stm32單片機的內部存儲有了更進一步的認識。其實如果想更深入的瞭解單片機的運行軌跡,我建議大家來詳細研究一下stm32單片機的上電內存讀取過程,如果搞明白了這塊收穫會是非常大的。

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