STM32存储结构

我们在使用Keil编译程序成功后会,有一行各部分占用内存的提示信息,如下

Program Size:Code=7492 RO-data=556 Rw-data=72 ZI-data=11688,这是stm32代码编译后的提示

我们分析一下这个编译输出：

- Code: 7492字节 -> 代码部分（存放在Flash）

- RO-data: 556字节 -> 只读数据（存放在Flash）

- RW-data: 72字节 -> 已初始化的读写数据（在Flash中存储初始值，运行时拷贝到RAM）

- ZI-data: 11688字节 -> 未初始化的数据（运行时在RAM中初始化为零）

所以，占用Flash的空间为：Code + RO-data + RW-data（因为RW-data的初始值需要存储在Flash中） 即：7492 + 556 + 72 = 8120字节 ,但是注意，ZI-data不占用Flash空间，因为它只需要在程序运行时在RAM中分配并初始化为零。

因此，这个程序占用的Flash空间为8120字节。 另外，程序运行时占用的RAM空间为：RW-data + ZI-data = 72 + 11688 = 11760字节。

总结：

 Flash占用：8120字节  约7.93KB

 RAM占用：11760字节  约11.48kB

并且我们在购买单片机的时候会经常看到一下字样,Flash ,RAM等今天我们将解密他们究竟是什么

简单来说:

• Flash大小：决定了你的程序代码能写多大，以及能存储多少常量数据（如图片、字体等）。如果你的程序很大，就要选Flash大的型号。

• RAM大小：决定了你的程序运行时能同时使用多少变量和数据。如果你的程序需要处理大量数据、有很多全局变量、或者使用了复杂的算法和递归，就需要更大的RAM。RAM不足是导致程序莫名崩溃的常见原因。

要想深入了解这些东西 需要我们对STM32存储器划分结构有一定了解

STM32的存储器结构采用了哈佛架构（Harvard Architecture），这意味着程序存储器（Flash）和数据存储器（RAM）在物理上是分开的，并且有独立的地址总线和数据通路，这使得CPU可以同时取指和访问数据，提高了执行效率。

当芯片手册上标称 “64KB Flash” 时，这个总容量通常包含了主Flash、系统存储器和选项字节等所有部分。需要查阅芯片的内存映射图来了解具体是如何划分的。例如，一颗62KB Flash的STM32芯片，其内存映射可能是：62KB的主Flash + 2KB的系统存储器 + 一小部分（如16字节）的选项字节。

什么是Flash和RAM?

1.Flash (闪存)

• 它是什么：是一种非易失性存储器。意思是即使断电，里面存储的数据也不会丢失。

• 在办公室比喻中：它就是你的文件柜。你把不经常用但很重要的东西（比如项目文档、参考资料、年度报告）长期存放在这里。

• 在单片机中的作用：

  • 存储程序代码：你编写好的程序，经过编译后生成的机器码，就永久地烧录（存储）在Flash中。单片机一上电，就从这里读取指令来执行。

  • 存储常量数据：比如固定的字体、图片、音乐数据、配置参数等只读不写的数据。

• 特点：速度较慢（相比RAM）、容量较大（相比RAM）、断电数据不丢失、可擦写（但次数有限，通常10万次以上）。

简单记：Flash是放程序的地方，断电还在。

2. RAM (随机存取存储器)

• 它是什么：是一种易失性存储器。意思是只有在通电时才能保持数据，一旦断电，里面的所有数据都会丢失。

• 在办公室比喻中：它就是你的办公桌面。你正在处理的文件、临时记下的笔记、计算中的草稿纸都放在桌面上。这些东西只是暂时用一下，工作结束就收走或扔掉。

• 在单片机中的作用：

  • 存储变量：程序运行中产生的临时变量、中间计算结果、函数调用的堆栈等都放在RAM里。

  • 动态内存分配：像malloc()或new申请的内存空间，也位于RAM中。

• 特点：速度极快、容量较小（在单片机里通常是KB级别）、断电数据丢失、可无限次读写。

简单记：RAM是程序运行时的临时工作区，断电就清空。

了解完什么是Flash我们来看看STM32的Flash划分了那几部分

1. 主Flash存储器 (Main Flash Memory)

• 位置：Flash的绝大部分区域。

• 功能：这就是我们通常说的“Flash”，用来存储你编写的应用程序代码和常量数据。

• 权限：用户程序可以自由地读取这里的数据。在允许自我编程（IAP）的单片机上，用户程序也可以擦写这个区域（比如用于固件升级）。

• 比喻：大楼里开放的办公区域，员工可以自由进出和使用。

2. 系统存储器 (System Memory)

• 位置：Flash中一段固定的、出厂前预设好的区域。

• 功能：里面存储的是芯片制造商预先烧录好的Bootloader程序。这个Bootloader通常是用于通过某种串行接口（如USART, USB, CAN等）来下载用户程序到主Flash存储器。最常见的例子就是STM32的USB DFU或UART烧录功能。你选择从“系统存储器启动”时，芯片就会运行这里的程序。

• 权限：这段区域是只读的。用户无法修改或擦除这里的内容，这是芯片厂商写死的，为了防止用户误操作导致芯片“变砖”。

• 比喻：大楼里一个上了锁的机房，里面放着大楼的基础控制系统（如消防、供电）。只有大楼管理员（芯片厂商）有钥匙，普通员工（用户）只能使用它提供的功能（比如通过它来部署新程序），但不能改动里面的设备。

3. 选项字节 (Option Bytes)

• 位置：Flash中一个非常小但极其重要的特殊区域。

• 功能：它不是用来存储程序或数据的，而是用来配置单片机的硬件特性的，可以看作是芯片的“配置开关”。常见的配置包括：

  • 读写保护：给主Flash上锁，防止别人通过调试器读取或抄袭你的程序代码。

  • 写保护：保护Flash的某些扇区不被意外擦写。

  • 硬件看门狗：配置看门狗是硬件开启还是软件开启。

  • 复位级别：配置NRST引脚是作为复位引脚还是普通IO。

  • 启动配置：决定芯片上电后从主Flash、系统存储器还是RAM启动。

• 权限：用户可以通过特定的编程流程（通常需要先解锁）来修改选项字节。修改后需要触发一个系统复位才能生效。

• 比喻：大楼总电箱里的那些开关和保险丝。它们不参与日常办公，但决定了整个大楼的用电安全、照明方式等基础设置。改动它们需要谨慎并有特定权限。

4. Bootloader (引导加载程序)

• 概念：这是一个程序，而不是一个存储区域。它是一段特殊的代码，负责在单片机正式运行用户主程序之前，完成一些初始化工作，或者决定从哪里、如何加载主程序。

• 存放位置：它可能存放在两个地方：

  1. 系统存储器：即芯片厂商自带的，如上所述。

  2. 主Flash存储器：用户自己编写的Bootloader。比如你想通过网络来升级固件，你就可以自己写一个更强大的Bootloader，把它放在主Flash的开头部分。芯片上电后先运行你的Bootloader，你的Bootloader再决定是跳转到主应用程序，还是进入升级模式。

• 比喻：大楼的前台接待员或门卫。每天早上（上电后），他先到岗，检查今天有没有新的快递（新的固件包）要接收，或者决定是让员工直接进入办公区（跳转到主程序），还是先组织一个安全会议（系统配置）。

RAM内存布局示例