單片機(jī)的RAM和FLASH認(rèn)識(shí)理解

最近在一個(gè)問答社區(qū)回答了一個(gè)問題，關(guān)于單片機(jī)存儲(chǔ)器的，于是有了想專門寫一篇關(guān)于單片機(jī)存儲(chǔ)器的想法。作為單片機(jī)內(nèi)部一個(gè)重要組成部分，存儲(chǔ)器占有很重要的地位，今天就來聊聊我對(duì)于單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器RAM和FLASH的一些認(rèn)識(shí)和理解。

1、先聊聊存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是單片機(jī)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)編譯好的程序代碼和數(shù)據(jù)的，有了存儲(chǔ)器單片機(jī)系統(tǒng)才具有記憶功能。按照存儲(chǔ)介質(zhì)的特性，可以分“易失性存儲(chǔ)器”和“非易失性存儲(chǔ)器”兩類。易失性存儲(chǔ)器斷電后，里面存儲(chǔ)的內(nèi)容會(huì)丟失；非易失性存儲(chǔ)器斷電后，數(shù)據(jù)可以依然保持。

存儲(chǔ)器分類

2、單片機(jī)的存儲(chǔ)器

如下圖所示是STM32F103RB系列單片機(jī)所使用的存儲(chǔ)器大小，F(xiàn)lash為128KB，RAM為20KB，這里的RAM是指SRAM。

STM32F103RB內(nèi)存大小

這兩個(gè)存儲(chǔ)器的寄存器輸入輸出端口被組織在同一個(gè)4GB的虛擬線性地址空間內(nèi)?？稍L問的存儲(chǔ)器空間被分成8個(gè)主要塊，每個(gè)塊為512MB。Flash用來存儲(chǔ)編譯好的程序文件，SRAM用來存儲(chǔ)運(yùn)行程序時(shí)所創(chuàng)建的臨時(shí)數(shù)據(jù)。所以如果不加入外置存儲(chǔ)器，那么程序里的東西就會(huì)出現(xiàn)在這兩個(gè)存儲(chǔ)器中。

下圖為STM32F103RB單片機(jī)的內(nèi)存映射圖（部分），可以看到畫紅圈的兩個(gè)就是SRAM和Flash存儲(chǔ)器。不知道大家有沒有注意，當(dāng)使用J-Flash軟件給stm32下載bin文件的時(shí)候需要填寫起始地址，那個(gè)0x08000000其實(shí)就是Flash存儲(chǔ)器的起始地址。

STM32F103內(nèi)存映射圖

3、關(guān)于編譯器生成的文件

如果你玩過單片機(jī)，那你應(yīng)該對(duì)Keil這款軟件不會(huì)感到陌生，下圖是我的那款OLED時(shí)鐘的軟件用Keil編譯后的編譯信息。

KEIL編譯信息

很多人并不一定知道Program Size的含義，我來給大家解釋一下。

Code：是程序中代碼所占字節(jié)大??；

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(tài)變量；

ZI-data：未初始化的可讀寫全局/靜態(tài)變量；

那么這個(gè)程序占用的Flash存儲(chǔ)器的空間大小是多少呢？程序所占Flash空間大小=Code+RO data+RW data=生成的bin文件大小。

那么這個(gè)程序占用的SRAM存儲(chǔ)器的空間大小是多少呢？程序固定占用RAM大小=RW data+ZI data。

這些信息除了在編譯器下方的信息欄里面看到，也可以在項(xiàng)目文件里的.map文件的最下面找到，如下圖：

.map文件信息

4、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

程序在Flash上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下圖所示，通過閱讀hex文件和MDK下調(diào)試綜合提煉出來的。其中，ZI-data對(duì)應(yīng)未初始化數(shù)據(jù)段，RW-data對(duì)應(yīng)已初始化數(shù)據(jù)段，Code對(duì)應(yīng)代碼段。

STM32的Flash存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)在SRAM上的結(jié)構(gòu)，如下圖所示。這部分大家可以參考上面的內(nèi)存映射圖來理解。

STM32的SRAM存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

5、總結(jié)

至此我相信大家應(yīng)該對(duì)stm32單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。其實(shí)如果想更深入的了解單片機(jī)的運(yùn)行軌跡，我建議大家來詳細(xì)研究一下stm32單片機(jī)的上電內(nèi)存讀取過程，如果搞明白了這塊收獲會(huì)是非常大的。后面有機(jī)會(huì)我也會(huì)對(duì)這塊進(jìn)行深入的總結(jié)，并整理成文章發(fā)出來，與大家一起分享。