单片机的ROM和RAM

1、单片机的ROM与 RAMROMI (Read Only Memory)程序存储器在单片机中用来存储程序数据及常量数据或变量数据，凡是c文件及h文件中所有代码、全局变量、局部变量、con st '限定符定义的常量数据、startup.asm 文件中的代码(类似ARM中的bootloader或者X86中的BIOS, 些低端的单片机是没有 这个的)通通都存储在ROM中。RAM (Random Access Memory)随机访问存储器用来存储程序中用到的变量。凡是整个程序中，所用到的需要被改写的量，都存 储在RAM中，"被改变的量”包括全局变量、局部变量、堆栈段。程序经过编译、汇编

2、、链接后，生成hex文件。用专用的烧录软件，通过烧录器将hex文件烧录到ROM中 (究竟是怎样将hex文件传输到MCI内部的ROM中的呢?)， 因此，这个时候的 ROM中，包含所有的程序内容：无论是一行一行的程序代码，函数 中用到的局部变量，头文件中所声明的全局变量，con st声明的只读常量，都被生成了二进制数据，包含在 hex文件中，全部烧录到了 ROM里面，此时的 ROM包含了程 序的所有信息，正是由于这些信息，“指导”了CPU的所有动作。可能有人会有疑问，既然所有的数据在 ROM中，那 RAM中的数据从哪里来？什么 时候CPU将数据加载到RAM中 ?会不会是在烧录的时候，已经将需要放在

3、 RAM中数据 烧录到了 RAM中 ?要回答这个问题，首先必须明确一条：ROM是只读存储器，CPU只能从里面读数据，而不能往里面写数据，掉电后数据依然保存在存储器中；RA M是随机存储器，CPU既可以从里面读出数据，又可以往里面写入数据，掉电后数据不保存，这是条永恒的 真理，始终记挂在心。清楚了上面的问题，那么就很容易想到，RAM中的数据不是在烧录的时候写入的， 因为烧录完毕后，拔掉电源，当再给MCU上电后，CPU能正常执行动作，RAM中照样有数据，这就说明：RAM中的数据不是在烧录的时候写入的，同时也说明，在CPU运行时，RAM中已经写入了数据。关键就在这里：这个数据不是人为写入的，CPU写

4、入的，那CPU又是什么时候写入的呢 ？听我娓娓道来。上回说到，ROM中包含所有的程序内容，在MCI上电时，CPU开始从第1行代码处或者说是对RAM的初执行指令。这里所做的工作是为整个程序的顺利运行做好准备,始化（注：ROM是只读不写的），工作任务有几项:1、 为全局变量分配地址空间-a如果全局变量已赋初值，则将初始值从 ROM 中拷贝到RAM中，如果没有赋初值，则这个全局变量所对应的地址下的初值为0或者 是不确定的。当然，如果已经指定了变量的地址空间， 则直接定位到对应的地址就行，那么这里分配地址及定位地址的任务由“连接器”完成。2、设置堆栈段的长度及地址 -a用C语言开发的单片机程序里面，普

5、遍都没有涉及到堆栈段长度的设置，但这不意味着不用设置。堆栈段主要是用来在中断处理时起“保存现场”及“现场还原”的作用，其重要性不言而喻。而这么重要的内容， 也包含在了编译器预设的内容里面，确实省事，可并不一定省心。平时怎么就没发现呢？奇怪。3、 分配数据段data，常量段const，代码段code的起始地址。代码段与常量 段的地址可以不管，它们都是固定在ROM!面的，无论它们怎么排列，都不会对程序产生影响。但是数据段的地址就必须得关心。数据段的数据时要从 ROM贝到RAM中去的，而在RAM中，既有数据段data,也有堆栈段stack，还有通用的工作寄存器组。 通常，工作寄存器组的地址是固定的，

6、这就要求在绝对定址数据段时，不能使数据段 覆盖所有的工作寄存器组的地址。必须引起严重关注。这里所说的“第一行代码处”， 并不一定是你自己写的程序代码， 绝大部分都是 编译器代劳的，或者是编译器自带的 demo程序文件。因为，你自己写的程序 （C语言 程序）里面，并不包含这些内容。高级一点的单片机，这些内容，都是在startup的文件里面。仔细阅读，有好处的。通常的做法是：普通的 flashMCU是在上电时或复位时， PC指针里面的存放的是“ 0000”，表示CPU从 ROM勺0000地址开始执行指令，在该地址处放一条跳转指令， 使程序跳转到_main函数中，然后根据不同的指令，一条一条的执行，

7、当中断发生时 （中断数量也很有限，25个中断），按照系统分配的中断向量表地址，在中断向量里 面，放置一条跳转到中断服务程序的指令，如此如此，整个程序就跑起来了。决定 CPU这样做，是这种 ROM吉构所造成的。其实，这里面，C语言编译器作了很多的工作，只是，你不知道而已。如果你仔 细阅读编译器自带的 help文件就会知道很多的事情，这是对编译器了解最好的途径。I/O 口寄存器：也是可以被改变的量，它被安排在一个特别的RAM地址，为系统所访问，而不能将其他变量定义在这些位置。中断向量表：中断向量表是被固定在 MCU内部的ROM地址中，不同的地址对应不同的中断。每次中断产生时，直接调用对应的中断服务

8、子程序，将程序的入口地址放在中断向量表中。ROM勺大小问题：对于flash类型的MCU ROM空间的大小通常都是整字节的，即为ak*8bits 。这很好理解，一眼就知道，ROM勺空间为aK。但是，对于某些 OTP类型的单片机，比如holtek或者sonix公司的单片机，经常看到数据手册上写的是"OTP progarming ROM 2k*15bit。”，可能会产生疑惑，这个“ 15bit ”认为是 1个字节有余，2个字节 又不足，那这个 ROM空间究竟是2k，多于2k，还是4k但是少了一点点呢？这里要明确两个概念：一个是指令的位宽，另一个是指令的长度。指令的位宽是指一条指令所占的数据

9、位的宽度 ；有些是8位位宽，有些是15位位宽。指令长度是指每 条指令所占的存储空间，有1个字节，有2个字节的，也有3个字节甚至4个字节的指令。这个可以打个形象的比方：我们做广播体操时，有很多动作要做，但是每个复杂的动 作都可以分解为几个简单的动作。例如，当做伸展运动时，我们只听到广播里面喊“ 2、2、3、4、5、6、7、8”，而这里每一个数字都代表一个指令，听到“ 3”这个指令后， 我们的头、手、腰、腿、脚分别作出不同的动作：两眼目视前方，左手叉腰，右手往 上抬起，五指伸直自然并拢打开，右腿伸直，左腿成弓步等等一系列的分解动作，而要做完这些动作的指令只有一个“ 3”，要执行的动作却又很多，于是

10、 将多个分解动作合并成一个指令，而每个分解动作的“位宽”为 15bits。实事上也确实如此，当在反汇编或者汇编时，可以看到，复合指令的确是有简单的指令组合起来 的。到此，回答前面那个问题，这个OTP的ROM间应该是2K,指令位宽为15位。一般的，当指令位宽不是 8的倍数时，则说明该 MCU勺大部分指令长度是一个字节（注：该字节宽度为15位，不是8位），极少数为2个或多个字节，虽然其总的空间少，但是 其能容下的空间数据并不少。单片机的ROM与 RAMROMI (Read Only Memory)程序存储器在单片机中用来存储程序数据及常量数据或变量数据，凡是c文件及h文件中所有代码、全局变量、局部

11、变量、con st '限定符定义的常量数据、startup.asm 文件中的代码(类似ARM中的bootloader或者X86中的BIOS, 些低端的单片机是没有 这个的)通通都存储在ROM中。RAM (Random Access Memory)随机访问存储器用来存储程序中用到的变量。凡是整个程序中，所用到的需要被改写的量，都存 储在RAM中，"被改变的量”包括全局变量、局部变量、堆栈段。程序经过编译、汇编、链接后，生成hex文件。用专用的烧录软件，通过烧录器将hex文件烧录到ROM中 (究竟是怎样将hex文件传输到MCI内部的ROM中的呢?)， 因此，这个时候的 ROM中，

12、包含所有的程序内容：无论是一行一行的程序代码，函数 中用到的局部变量，头文件中所声明的全局变量，con st声明的只读常量，都被生成了二进制数据，包含在 hex文件中，全部烧录到了 ROM里面，此时的 ROM包含了程 序的所有信息，正是由于这些信息，“指导”了CPU的所有动作。可能有人会有疑问，既然所有的数据在 ROM中，那 RAM中的数据从哪里来？什么 时候CPU将数据加载到RAM中 ?会不会是在烧录的时候，已经将需要放在 RAM中数据 烧录到了 RAM中 ?要回答这个问题，首先必须明确一条：ROM是只读存储器，CPU只能从里面读数据，而不能往里面写数据，掉电后数据依然保存在存储器中；RA

13、M是随机存储器，CPU既可以从里面读出数据，又可以往里面写入数据，掉电后数据不保存，这是条永恒的 真理，始终记挂在心。清楚了上面的问题，那么就很容易想到，RAM中的数据不是在烧录的时候写入的， 因为烧录完毕后，拔掉电源，当再给MCU上电后，CPU能正常执行动作，RAM中照样有数据，这就说明：RAM中的数据不是在烧录的时候写入的，同时也说明，在CPU运行时，RAM中已经写入了数据。关键就在这里：这个数据不是人为写入的，CPU写入的，那CPU又是什么时候写入的呢 ？听我娓娓道来。上回说到，ROM中包含所有的程序内容，在MCI上电时，CPU开始从第1行代码处或者说是对RAM的初执行指令。这里所做的工

14、作是为整个程序的顺利运行做好准备,始化（注：ROM是只读不写的），工作任务有几项:1、 为全局变量分配地址空间-a如果全局变量已赋初值，则将初始值从 ROM 中拷贝到RAM中，如果没有赋初值，则这个全局变量所对应的地址下的初值为0或者 是不确定的。当然，如果已经指定了变量的地址空间， 则直接定位到对应的地址就行，那么这里分配地址及定位地址的任务由“连接器”完成。2、设置堆栈段的长度及地址 -a用C语言开发的单片机程序里面，普遍都没有涉及到堆栈段长度的设置，但这不意味着不用设置。堆栈段主要是用来在中断处理时起“保存现场”及“现场还原”的作用，其重要性不言而喻。而这么重要的内容， 也包含在了编译器

15、预设的内容里面，确实省事，可并不一定省心。平时怎么就没发现呢？奇怪。3、 分配数据段data，常量段const，代码段code的起始地址。代码段与常量 段的地址可以不管，它们都是固定在ROM!面的，无论它们怎么排列，都不会对程序产生影响。但是数据段的地址就必须得关心。数据段的数据时要从 ROM贝到RAM中去的，而在RAM中，既有数据段data,也有堆栈段stack，还有通用的工作寄存器组。 通常，工作寄存器组的地址是固定的，这就要求在绝对定址数据段时，不能使数据段 覆盖所有的工作寄存器组的地址。必须引起严重关注。这里所说的“第一行代码处”， 并不一定是你自己写的程序代码， 绝大部分都是 编译器

16、代劳的，或者是编译器自带的 demo程序文件。因为，你自己写的程序 （C语言 程序）里面，并不包含这些内容。高级一点的单片机，这些内容，都是在startup的文件里面。仔细阅读，有好处的。通常的做法是：普通的 flashMCU是在上电时或复位时， PC指针里面的存放的是“ 0000”，表示CPU从 ROM勺0000地址开始执行指令，在该地址处放一条跳转指令， 使程序跳转到_main函数中，然后根据不同的指令，一条一条的执行，当中断发生时 （中断数量也很有限，25个中断），按照系统分配的中断向量表地址，在中断向量里 面，放置一条跳转到中断服务程序的指令，如此如此，整个程序就跑起来了。决定 CPU

17、这样做，是这种 ROM吉构所造成的。其实，这里面，C语言编译器作了很多的工作，只是，你不知道而已。如果你仔 细阅读编译器自带的 help文件就会知道很多的事情，这是对编译器了解最好的途径。I/O 口寄存器：也是可以被改变的量，它被安排在一个特别的RAM地址，为系统所访问，而不能将其他变量定义在这些位置。中断向量表：中断向量表是被固定在 MCU内部的ROM地址中，不同的地址对应不同的中断。每次中断产生时，直接调用对应的中断服务子程序，将程序的入口地址放在中断向量表中。ROM勺大小问题：对于flash类型的MCU ROM空间的大小通常都是整字节的，即为ak*8bits 。这很好理解，一眼就知道，R

18、OM勺空间为aK。但是，对于某些 OTP类型的单片机，比如holtek或者sonix公司的单片机，经常看到数据手册上写的是"OTP progarming ROM 2k*15bit。”，可能会产生疑惑，这个“ 15bit ”认为是 1个字节有余，2个字节 又不足，那这个 ROM空间究竟是2k，多于2k，还是4k但是少了一点点呢？这里要明确两个概念：一个是指令的位宽，另一个是指令的长度。指令的位宽是指一条指令所占的数据位的宽度 ；有些是8位位宽，有些是15位位宽。指令长度是指每 条指令所占的存储空间，有1个字节，有2个字节的，也有3个字节甚至4个字节的指令。这个可以打个形象的比方：我们做广播体操时，有很多动作要做，但是每个复杂的动 作都可以分解为几个简单的动作。例如，当做伸展运动时，我们只听到广播里面喊“ 2、2、3、4、5、6、7、8”，而这里每一个数字都代表一个指令，听到“ 3”这个指令后， 我们的头、手、腰、腿、脚分别作出不同的动作：两眼目视前方，左