在微控制器中用來儲存程式資料及常量資料或變數資料,凡是c檔案及h檔案中所有**、全域性變數、區域性變數、』const』限定符定義的常量資料、startup.asm檔案中的**(類似arm中的bootloader或者x86中的bios,一些低端的微控制器是沒有這個的)通通都儲存在rom中。
ram:(randomaccessmemory)隨機訪問儲存器
用來儲存程式中用到的變數。凡是整個程式中,所用到的需要被改寫的量,都儲存在ram中,「被改變的量」包括全域性變數、區域性變數、堆疊段。
程式經過編譯、彙編、鏈結後,生成hex檔案。用專用的燒錄軟體,通過燒錄器將hex檔案燒錄到rom中(究竟是怎樣將hex檔案傳輸到mcu內部的rom中的呢?),因此,這個時候的rom中,包含所有的程式內容:無論是一行一行的程式**,函式中用到的區域性變數,標頭檔案中所宣告的全域性變數,const宣告的唯讀常量,都被生成了二進位制資料,包含在hex檔案中,全部燒錄到了rom裡面,此時的rom,包含了程式的所有資訊,正是由於這些資訊,「指導」了cpu的所有動作。
可能有人會有疑問,既然所有的資料在rom中,那ram中的資料從**來?什麼時候cpu將資料載入到ram中?會不會是在燒錄的時候,已經將需要放在ram中資料燒錄到了ram中?
要回答這個問題,首先必須明確一條:rom是唯讀儲存器,cpu只能從裡面讀資料,而不能往裡面寫資料,掉電後資料依然儲存在儲存器中;ram是隨機儲存器,cpu既可以從裡面讀出資料,又可以往裡面寫入資料,掉電後資料不儲存,這是條永恆的真理,始終記掛在心。
清楚了上面的問題,那麼就很容易想到,ram中的資料不是在燒錄的時候寫入的,因為燒錄完畢後,拔掉電源,當再給mcu上電後,cpu能正常執行動作,ram中照樣有資料,這就說明:ram中的資料不是在燒錄的時候寫入的,同時也說明,在cpu執行時,ram中已經寫入了資料。關鍵就在這裡:這個資料不是人為寫入的,cpu寫入的,那cpu又是什麼時候寫入的呢?聽我娓娓道來。
上回說到,rom中包含所有的程式內容,在mcu上電時,cpu開始從第1行**處執行指令。這裡所做的工作是為整個程式的順利執行做好準備,或者說是對ram的初始化(注:rom是唯讀不寫的),工作任務有幾項:
1、 為全域性變數分配位址空間---à如果全域性變數已賦初值,則將初始值從rom中拷貝到ram中,如果沒有賦初值,則這個全域性變數所對應的位址下的初值為0或者是不確定的。當然,如果已經指定了變數的位址空間,則直接定位到對應的位址就行,那麼這裡分配位址及定位位址的任務由「聯結器」完成。
2、 設定堆疊段的長度及位址---à用c語言開發的微控制器程式裡面,普遍都沒有涉及到堆疊段長度的設定,但這不意味著不用設定。堆疊段主要是用來在中斷處理時起「儲存現場」及「現場還原」的作用,其重要性不言而喻。而這麼重要的內容,也包含在了編譯器預設的內容裡面,確實省事,可並不一定省心。平時怎麼就沒發現呢?奇怪。
3、 分配資料段data,常量段const,**段code的起始位址。**段與常量段的位址可以不管,它們都是固定在rom裡面的,無論它們怎麼排列,都不會對程式產生影響。但是資料段的位址就必須得關心。資料段的資料時要從rom拷貝到ram中去的,而在ram中,既有資料段data,也有堆疊段stack,還有通用的工作暫存器組。通常,工作暫存器組的位址是固定的,這就要求在絕對定址資料段時,不能使資料段覆蓋所有的工作暫存器組的位址。必須引起嚴重關注。
這裡所說的「第一行**處」,並不一定是你自己寫的程式**,絕大部分都是編譯器代勞的,或者是編譯器自帶的demo程式檔案。因為,你自己寫的程式(c語言程式)裡面,並不包含這些內容。高階一點的微控制器,這些內容,都是在startup的檔案裡面。仔細閱讀,有好處的。
通常的做法是:普通的flashmcu是在上電時或復位時,pc指標裡面的存放的是「0000」,表示cpu從rom的0000位址開始執行指令,在該位址處放一條跳轉指令,使程式跳轉到_main函式中,然後根據不同的指令,一條一條的執行,當中斷發生時(中斷數量也很有限,2~5個中斷),按照系統分配的中斷向量表位址,在中斷向量裡面,放置一條跳轉到中斷服務程式的指令,如此如此,整個程式就跑起來了。決定cpu這樣做,是這種rom結構所造成的。
其實,這裡面,c語言編譯器作了很多的工作,只是,你不知道而已。如果你仔細閱讀編譯器自帶的help檔案就會知道很多的事情,這是對編譯器了解最好的途徑。
i/o口暫存器:
也是可以被改變的量,它被安排在乙個特別的ram位址,為系統所訪問,而不能將其他變數定義在這些位置。
中斷向量表:
中斷向量表是被固定在mcu內部的rom位址中,不同的位址對應不同的中斷。每次中斷產生時,直接呼叫對應的中斷服務子程式,將程式的入口位址放在中斷向量表中。
rom的大小問題:
對於flash型別的mcu,rom空間的大小通常都是整位元組的,即為ak*8bits。這很好理解,一眼就知道,rom的空間為ak。但是,對於某些otp型別的微控制器,比如holtek或者sonix公司的微控制器,經常看到資料手冊上寫的是「otpprogarmingrom 2k*15bit。。。。。」,可能會產生疑惑,這個「15bit」認為是1個位元組有餘,2個位元組又不足,那這個rom空間究竟是2k,多於2k,還是4k但是少了一點點呢?
這裡要明確兩個概念:乙個是指令的位寬,另乙個是指令的長度。指令的位寬是指一條指令所佔的資料位的寬度;有些是8位位寬,有些是15位位寬。指令長度是指每條指令所佔的儲存空間,有1個位元組,有2個位元組的,也有3個位元組甚至4個位元組的指令。這個可以打個形象的比方:我們做廣播體操時,有很多動作要做,但是每個複雜的動作都可以分解為幾個簡單的動作。例如,當做伸展運動時,我們只聽到廣播裡面喊「2、2、3、4、5、6、7、8」,而這裡每乙個數字都代表乙個指令,聽到「3」這個指令後,我們的頭、手、腰、腿、腳分別作出不同的動作:兩眼目視前方,左手叉腰,右手往上抬起,五指伸直自然併攏開啟,右腿伸直,左腿成弓步······等等一系列的分解動作,而要做完這些動作的指令只有乙個「3」,要執行的動作卻又很多,於是將多個分解動作合併成乙個指令,而每個分解動作的「位寬」為15bits。實事上也確實如此,當在反彙編或者彙編時,可以看到,復合指令的確是有簡單的指令組合起來的。
到此,回答前面那個問題,這個otp的rom空間應該是2k,指令位寬為15位。一般的,當指令位寬不是8的倍數時,則說明該mcu的大部分指令長度是乙個位元組
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