STM32中的Flash、ROM与RAM全解析

目录

[1. flash、ROM、RAM](#1. flash、ROM、RAM)

[RAM（Random Access Memory）](#RAM（Random Access Memory）)

[ROM（Read-Only Memory）](#ROM（Read-Only Memory）)

[FLASH（FLASH EEPROM）](#FLASH（FLASH EEPROM）)

[2. 在stm32中，.text段、.data段和.bss段都在哪里？flash上？还是SRAM？](#2. 在stm32中，.text段、.data段和.bss段都在哪里？flash上？还是SRAM？)

[1. .text 段 (代码段)](#1. .text 段 (代码段))

[2. .data 段 (已初始化数据段)](#2. .data 段 (已初始化数据段))

[3. .bss 段 (未初始化或初始化为0的数据段)](#3. .bss 段 (未初始化或初始化为0的数据段))

总结与类比

STM32启动流程回顾

如何查看？

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1. flash、ROM、RAM

在计算机硬件中，RAM （随机存取存储器）和ROM（只读存储器）是两种基本的存储技术，它们在数据存储和处理方面有着根本的区别。

RAM （ Random Access Memory ）

RAM是计算机的主存储器，用于临时存储正在运行的程序和数据。它允许数据被随机访问，意味着可以直接读取或写入任何位置的数据，而不需要按顺序进行。RAM的特点包括：

• 易失性：当电源关闭时，存储在RAM中的数据会丢失。

• 快速读写：RAM可以快速地读取和写入数据，这对于计算机运行程序和处理任务是非常重要的。

• 容量和速度：RAM的容量通常从几MB到数百GB不等，速度非常快，能够通过高速总线迅速访问数据。

常见的RAM类型包括DRAM （动态随机存取存储器）、SRAM （静态随机存取存储器）、SDRAM （同步动态随机存取存储器）和DDR SDRAM（双倍数据率同步动态随机存取存储器）。

ROM （Read-Only Memory）

ROM是一种只读存储器，通常用于存储固定的程序指令和数据，如启动程序和固件。ROM的特点包括：

• 非易失性：即使在断电的情况下，ROM中的数据也不会丢失。

• 只读 性：ROM中的数据通常在制造过程中预先写入，用户无法修改。

FLASH（FLASH EEPROM）

• Flash 存储器（FLASH EEPROM）又称闪存，快闪。它是EEPROM的一种。它结合了ROM和RAM的长处。不仅具备电子可擦除可编辑（EEPROM）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据。它于EEPROM的最大区别是，FLASH按扇区（block）操作，而EEPROM按照字节操作。FLASH的电路结构较简单，同样容量占芯片面积较小，成本自然比EEPROM低，因此适合用于做程序存储器。

• FLASH 可以说就是 ROM 的子集。

我们再来看看STM32中flash、ROM、RAM三者的关系：

堆、栈、flash、ROM、RAM、bss段、data段、text段、Code、Ro-data ZI-data、RW-data的区别_栈是在flash-CSDN博客

综合上述种种，我们可以总结出：在STM32中，flash 就是 ROM ，而STM32中的 RAM ，就是 SRAM 。

2. 在stm32中，.text段、.data段和.bss段都在哪里？flash上？还是SRAM？

简单直接的答案是：这些段同时存在于Flash和 SRAM 中，但它们的"存在"方式不同。

更准确的说法是：

• 编译和链接后，所有段的原始数据都存储在Flash中。

• 程序运行时 ，.text段仍在Flash中被CPU读取执行，而.data和.bss段则位于SRAM中。

下面我们来详细分解每一个段，并解释STM32的启动过程是如何实现这一点的。

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1. .text 段 (代码段)

• 内容 ：存放程序的执行代码（机器指令）、常量字符串以及只读的常量数据（例如被const关键字修饰的全局变量）。

• 位置：

  • Flash ( ROM ) ：这是.text段的永久存储位置。单片机掉电后，代码不会丢失。

  • SRAM：.text段通常不复制到SRAM。CPU通过称为I-Bus (Instruction Bus) 的系统总线直接从Flash中读取指令并执行。这样做是为了节省宝贵的SRAM空间。

结论： .text段始终在Flash中，运行时也从Flash直接读取。

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2. .data 段 (已初始化数据段)

• 内容：存放已初始化且初始值不为零的全局变量和静态变量（static）。

  • 例如：int global_var = 100; 或 static int static_var = 5;

• 位置：

  • Flash ( ROM ) ：存储这些变量的初始值（例如100和5）。这些值是程序映像的一部分，掉电不丢失。

  • SRAM：这是这些变量运行时真正被存放和操作的地方。

关键过程：启动时的"数据拷贝"

单片机启动时，一段特殊的启动代码（通常是Startup文件中的代码，会调用__main，其中包含拷贝操作）会自动将.data段在Flash中的初始值复制到SRAM中为其分配好的地址空间。之后，程序的所有读写操作都是针对SRAM中的副本。

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3. .bss 段 (未初始化或初始化为0的数据段)

• 内容：存放未初始化或初始化为0的全局变量和静态变量。

  • 例如：int uninit_var; static int static_zero_var = 0; int big_array[1024] = {0};

• 位置：

  • Flash ( ROM )：.bss段在Flash中不占用存储变量的空间，它只占用了"描述信息"（记录了这块内存的起始地址和大小）。没有必要开空间，这会浪费Flash空间。

  • SRAM：这是.bss变量运行时存在的地方。系统在启动时需要在SRAM中为它们分配空间。

关键过程：启动时的" 内存 清零"

启动代码在执行完.data段的拷贝后，会紧接着对.bss段对应的SRAM区域进行清零初始化。这就是为什么你没有给全局变量赋值，它默认是0的原因。

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总结与类比

• Flash ( ROM ) 就像是你的硬盘。它存储了所有的"原始材料"：

  • 程序指令（.text）

  • 已初始化变量的初始值（.data的初始值）

  • .bss段的大小信息（一个"需要准备多少空位"的清单）

• SRAM 就像是你的电脑内存。程序运行时：

  • CPU从Flash（硬盘）读取指令（.text）来执行。

  • 把已初始化变量的值（.data）从Flash（硬盘）加载到SRAM（内存）中操作。

  • 在SRAM（内存）中为未初始化变量（.bss）开辟一片空间并清零。

STM32启动流程回顾

1. 上电或复位后，CPU从Flash的复位中断向量表找到复位处理函数的地址，并开始执行启动代码。

2. 启动代码调用__main，它主要做两件事：

   1. 数据拷贝 (Copy .data) ：将.data段从Flash复制到SRAM。

   2. 清零初始化 (Zero .bss) ：将.bss段对应的SRAM区域全部清零。

3. 上述初始化完成后，才跳转到用户的main()函数开始执行。

如何查看？

在IDE（如Keil MDK或STM32CubeIDE）编译项目后，在构建输出窗口 (Build Output) 中可以看到一个类似下面的内存分布报告，它清楚地展示了各个段在Flash和RAM中占用了多少空间：

Program Size: Code=6320 RO-data=432 RW-data=52 ZI-data=1024

• Code + RO-data 属于 .text 段（在Flash中）。

• RW-data 属于 .data 段（初始值在Flash，运行时在SRAM）。

• ZI-data 属于 .bss 段（运行时在SRAM）。

我们也可以通过查看项目生成的链接脚本（.ld文件或是.map文件）来精确了解每个段被链接到了哪个地址（Flash地址通常以0x08000000开始，SRAM地址以0x20000000开始）。