单片机内存及运行

内存

一般单片机内存分为RAM和FLASH。
比如STM32F103ZET6

/* Memories definition */
MEMORY
{
RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K
FLASH (rx) : ORIGIN = 0x8000000, LENGTH = 512K
}

RAM

随机存取存储器（英语：Random Access Memory，缩写：RAM），也叫主存，是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写（刷新时除外），而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。

FLASH

快闪存储器（英语：flash memory），是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦或写的存储器。

关键字

RAM可随时读写
FLASH只读。
这里说的读写是针对CPU的。

程序

1 int gvar_x;
2 int main(void)
3 {
4   	
5   	while (1)
6  		{
7   		gvar_x = gvar_x + 1;
8		}
9}

在代码7行，分别对变量gvar_x进行了写入操作。根据上面RAM、FLASH的介绍，写入操作只能在RAM中进行。
打开MAP文件，会发现：

.text.main     0x8000268       0x28 ./Core/Src/main.o
                0x8000268                main
.data.gvar_x   0x20000000        0x4 ./Core/Src/main.o
                0x20000000                gvar_x

可以看出gvar_x作为可写的变量被放到了RAM区域，而main函数作为只读的代码指令放到了只读的FLASH区域。

	  gvar_x = gvar_x+1;
 8000278:	4b02      	ldr	r3, [pc, #8]	; (8000284 <main+0x1c>)
 800027a:	681b      	ldr	r3, [r3, #0]
 800027c:	3301      	adds	r3, #1
 800027e:	4a01      	ldr	r2, [pc, #4]	; (8000284 <main+0x1c>)
 8000280:	6013      	str	r3, [r2, #0]
 8000282:	e7f9      	b.n	8000278 <main+0x10>
 8000284:	20000000 	.word	0x20000000

再来分析下汇编。

在地址8000278处，指令ldr r3, [pc, #8]意味着将PC+8处的数据加载到r3寄存器，从汇编可以看出PC+8=8000284，即将20000000加载到r3寄存器。
然后CPU继续运行来到800027a处，指令ldr r3, [r3, #0]意味着将r3+0处的数据加载到r3，而这时候r3的内容是20000000，也就是将20000000里面的数据加载到r3寄存器里面，这时候r3寄存器里面才是变量gvar_x的值。
在地址800027c处，指令adds r3, #1意味着对r3寄存器加1，也就是gvar_x+1。
到这一步就完成了，先取变量gvar_x的值，然后对变量gvar_x加1。
在地址800027e处，指令ldr r2, [pc, #4]意味着将PC+4，也就是8000284处的数据加载到r2寄存器里面，这里和第1步一样，先拿到变量gvar_x的地址。只不过r3已经被占用了，所以使用了r2寄存器，这里CPU自有一套标准选择使用的寄存器。
来到8000280处，指令str r3, [r2, #0]意味着将r3寄存器里的值设置到r2+0地址处，也就是20000000这个地址里面。

从上面流程可以看出，为什么不写到8000284处，还要绕一圈写道到20000000处，就是因为8000284属于FLASH，只可读，20000000属于RAM可读可写。如果FLASH里面的可写，那对程序来说就是一场灾难。
所以这就是单片机里面为什么要有只读的FLASH和可读可写的RAM。
从上面分析也可以看出，CPU执行代码指令是直接从FLASH里面直接取代码指令去执行。

RAM扩展

RAM里面有全局变量、静态变量、堆、栈。
在这里插入图片描述
当你编译完后，你写的代码指令和数据都在一个hex文件里面，而这个hex的起始地址是80000000开始的，也就是当你烧录程序时候，不会把变量烧录到20000000后面的地址。
那变量是什么时候到20000000里面的呢？
就在程序启动之前，CPU会先把属于RAM的数据变量都加载到RAM里面。
~~这就涉及VMA、LMA。也就是运行内存地址和加载内存地址。~~
这就是为什么当你的单片机掉电后，运行数据都丢失的原因。
如果你想保存这些数据，就需要单片机的外设FLASH模块了。而CPU是不能直接将数据写入到FLASH里面的。