[经验分享] 单片机的RAM与ROM概念

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晓伍 发表于 2025-10-12 11:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
1、RAM与ROM
keil编译完成后,会有提示,形如:



其中:

Code为代码,本质上就是一大堆ARM指令;

RO为只读的数据,下文的text段和constdata段属于此属性区。例如,char *name = “TOM”;//TOM三个字符就存放在ROM中作为RO-DATA;char cmd[] = “AT”;AT两个字符会在RAM和FLASH中各有一份。有些常量会在RO区中,有些例如立即数,会直接被编译在code区中。

RW为非0初始化的全局变量和静态变量占用的RAM大小,下文中的.data段和.bss属于RW区。注意:同时还要占用等量的ROM大小用于存放这些非0变量的初值;

ZI(zero initialize)没有进行初始化或者初始化为0。(该区域3个用途:0初始化的全局和静态变量+堆区+栈区)。

下面是keil自动生成的.map文件中的信息:

Flash的占用量就是上图中:

ROM Size的大小,它包含了①+②+③的大小【ARM指令代码+只读数据+非0初始化变量的初值】(Flash 占用大小 = .text 大小 + .data大小 + 其它section(如.bss, .stack, .heap等) 位置信息大小)
RAM的占用量包含上述③+④的大小,也即【非0初始化变量、0初始化RAM(又分为0初始化静态变量区+堆区+栈区)】(SRAM 占用大小 = .data 大小 + .bss 大小 + .stack大小 + .heap大小)
2、 bss、data、heap、stack、text详细讲解
text代码段:用来存放代码和常量(const 关键字定义的变量)

.data数据段:用来存放有初始值非0的全局变量和静态变量(static修饰的变量,包括全局静态变量和静态局部变量),在MCU启动过程中,会被从 flash 内 copy 到 SRAM 内(各家的启动代码都会做此操作)。

.bss段:存储未初始化或初始化为 0 的全局/静态变量,不占用可执行文件的实际磁盘空间,仅在程序加载时由系统分配内存并清零。存储已初始化为非零值的全局/静态变量,需占用可执行文件空间保存初始数据。例如:static int arr[3] = {1, 2, 3}; 需要在 .data 段存储这 3 个值。

**.stack栈空间:**用来存放局部变量、入参参数、返回值等,由编译器自动分配释放,如一个函数被调用后,产生的临时变量都会存到栈区的顶部,当函数完成后,会自动从顶部将刚使用的数据销毁。栈区的地址是从高地址向下增长的。

.heap 堆区: 用来动态内存分配,如 malloc, new 申请的内存,由程序员手动分配释放。程序中不释放,则程序结束时,由OS回收;据说这个和数据结构中的堆 没有什么关系;堆区使用时地址向上增长。

ROM与RAM数据比较



示例代码演示:

int init_nonzero_global  = 0x55;               //初始化的全局变量,存在.data
int init_zero_global      =0;                  //初始化为0, 存在.bss
const int const_a      = 0xaa;                 //常量, 在.text
static char uninit_global;                    //未初始化的静态变量,在.bss
static char e      = '123456';                //初始化的静态变量,在 .data 的 static 区域
static char init_zero_global = 0;            //初始化为0的全局静态变量,存在.bss
void main (void)
{
    int f;                                  //未初始化的局部变量, 在 .stack
    int g = 2;                              //初始化的局部变量, 在 .stack

    static int x;                          //未初始化的静态变量,在 .bss
    static int y = 3;                      //初始化的静态变量,在 .data 的 static 区域
    char *p1;                             //p1 .stack
    p1 = (char *)malloc(50);    //分配得来的50个字节的区域在 .heap
    if(NULL == p1)
    {
        free(p1);           //释放 .heap 50个字节
    }
    while(1)
    {
    }
}


运行结果:在Nordic编译环境进行测试只有未初始化的全局变量存放在bss中。

bss、data、heap、stack、text示意图:
单片机的程序运行时,这 5 段在物理存储器上的位置,如下图所示:



3、详细探讨 TCM、OCRAM 和 HBNRAM 之间的区别及其具体作用。
3.1、TCM(Tightly Coupled Memory)
具体作用:

TCM 是一种紧耦合存储器,通常用于实时计算的处理器中,如 ARM Cortex-M 系列。

与缓存相比,TCM 的访问延迟较低,能够提供确定性的访问时间。

通常用于存放关键性代码或数据,以减少访问时间,提升系统性能。

特点与用途:

低延迟:因为与处理器紧密耦合,访问速度非常快。

确定性:适用于要求严格实时性能的应用场景。

固定大小:通常较小且固定大小的内存区域。

3.2、 OCRAM(On Chip RAM)
具体作用:

OCRAM 是片上随机存取存储器,与主存储器(如 DRAM)相比,其访问延迟较低。
一般用于存储经常需要访问的数据,以提高访问效率。
特点与用途:

快速访问:相比于外部存储器(如 DRAM),访问速度快,适用于需要频繁访问的数据。

中等容量:容量通常较大于 TCM,但仍然有限。

多用途:可以用来存储代码、数据,甚至可以作为缓冲区。

3.3、HBNRAM (Hibernate RAM)
具体作用:

HBNRAM 是一种特定用途的内存,主要用于低功耗或休眠模式下的数据保持。
在系统进入休眠模式时,可以存储一些重要数据,确保在唤醒时可以快速恢复。
特点与用:

低功耗:设计上强调低功耗,数据在休眠模式中保持。

数据保持:适用于需要在休眠状态中保留关键数据的应用。

小容量:通常容量较小,主要存储需要在低功耗模式下保留的数据。

3.4、总结



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原文链接:https://blog.csdn.net/wotaifuzao/article/details/151658444

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