【STM32H743IIT6 系列】理清 xxRAM、xxROM、xxFlash 的核心作用，附 H7 系列五种内存详解，以及超便捷的内存区域管理方法

膝盖中箭卫兵2025-10-14 20:50

前言

在这里会较为详细的阐述各种类型的存储器的特点及其之间的差别，以及我们会在STM32单片机上面使用一种超级便捷的方式来管理我们所使用到的内存。

理清 xxRAM、xxROM、xxFlash 的核心作用

三种不同存储器：RAM、ROM、Flash

这三个总的概括，就使用一个表格来说明吧，表格如下：

内存 存储类型 核心功能 数据保持 单片机对应硬件 典型存储内容
RAM 易失性 存放动态数据、临时变量 掉电丢失 DTCM/AXI SRAM / 普通 SRAM 全局变量、局部变量、栈 / 堆
ROM（概念） 非易失性 只读存储（功能） 掉电不丢 由 Flash 实现 无独立硬件，功能同 Flash
Flash 非易失性 存放程序代码、常量 掉电不丢 片上 Flash（一般0x08000000 起） 代码段、const 常量、复位向量表

四种 RAM：DRAM、SRAM、SDRAM、MRAM

DRAM

(Dynamic RAM，动态随机存取存储器)

  • 原理： 利用电容存储电荷来表示数据（0/1），但电容会漏电，需要定期 "刷新"（每隔几毫秒充电一次）才能保持数据。
  • 特点： 结构简单（一个晶体管 + 一个电容），密度高（相同体积下容量更大）；速度中等（比 SRAM 慢），功耗较高（刷新需要耗电）；价格便宜（单位容量成本低）。
  • 应用 ： PC 的内存（DDR4/DDR5 都是 DRAM 的改进型）、智能手机的运行内存（RAM）等需要大容量临时存储的场景。

SRAM

(Static RAM，静态随机存取存储器)

  • 原理： 利用触发器（由多个晶体管组成）存储数据，无需刷新，只要供电就能保持数据。
  • 特点： 速度极快（访问时间纳秒级，比 DRAM 快 10~100 倍）；结构复杂（一个 bit 需要 6~8 个晶体管），密度低（容量小）；价格高（单位容量成本是 DRAM 的几倍），功耗中等（无需刷新但晶体管本身耗电）。
  • 应用 ： CPU 内部的高速缓存（L1/L2/L3 Cache）、STM32 片上 RAM（如 DTCM、SRAM1~4 都是 SRAM）等需要高速访问的场景。

SDRAM

(Synchronous DRAM，同步动态随机存取存储器)

  • 原理： 属于 DRAM 的一种，工作时与 CPU 时钟同步（数据读写按时钟节拍进行），需要定期刷新。
  • 特点： 速度比传统异步 DRAM 快，容量大（常见 128MB~2GB）；需外部控制器（如 STM32 的 FMC 接口），时序配置复杂。
  • 应用 ： 嵌入式系统扩展大容量临时存储，如 STM32 H7 系列外接 SDRAM 用于存放视频帧、大型缓存数据等。

MRAM

(Magnetoresistive RAM，磁阻式随机存取存储器)

  • 原理： 利用磁阻效应存储数据（通过磁场变化改变电阻状态表示 0/1），非易失性，无需刷新。
  • 特点： 速度接近 SRAM，容量接近 DRAM，非易失性（掉电不丢数据）；功耗低（无需刷新和电荷维持），寿命长（理论无限次擦写）；成本高（目前还未大规模普及）。
  • 应用 ： 高端嵌入式系统（如工业控制、汽车电子）需要 "高速 + 非易失" 的场景，替代部分 SRAM 和 Flash 的组合使用

对比

特性 DRAM SRAM SDRAM MRAM
易失性 掉电丢失 掉电丢失 掉电丢失 掉电不丢失
速度 中等(几十纳秒) 极快(几纳秒，接近 CPU 速度) 比 DRAM 快(同步时钟优化) 接近 SRAM(几纳秒)
大小 GB 级 MB 级 数百 MB~ 数 GB 目前可达 GB 级，逐步提升
功耗 较高 中等 略低于 DRAM 低
成本 低 高 与 DRAM 接近 高(未大规模普及)
应用 早期 PC 内存、低端嵌入式设备 CPU 缓存、STM32 片内 RAM 嵌入式扩展内存 工业控制、汽车电子

两种 Flash：NAND Flash、NOR Flash

NOR Flash

(或非闪存)

原理： 同样基于浮栅晶体管，非易失性，但内部结构与 NAND 不同。
特点： 随机访问速度快（可直接 "按地址读取"，类似 RAM），支持 "代码在 Flash 中直接运行"（XIP，eXecute In Place）；密度低（容量小），价格高（单位容量成本高），擦写速度慢（尤其大容量擦除）。
应用： 嵌入式系统的 "程序存储器"，如 STM32 片上 Flash 几乎都是 NOR Flash（用于存储程序代码、启动程序），路由器、交换机的固件存储等；STM32 中片内 Flash（如 0x08000000 起始地址的存储区域）均为 NOR Flash，支持程序直接在 Flash 中运行（无需加载到 RAM）。

NAND Flash

(与非闪存)

原理： 基于浮栅晶体管存储电荷，通过电荷是否存在表示数据，属于非易失性存储（掉电不丢数据）。
特点： 结构简单，密度极高（相同体积下容量远大于 NOR Flash）；读写速度 "页级快、随机慢"（适合连续读写，随机访问速度差）；价格低（单位容量成本是 NOR Flash 的 1/5~1/10），但有 "坏块" 和 "擦写次数限制"（通常 10 万次以上）。
应用： 大容量存储场景，如 U 盘、SD 卡、固态硬盘（SSD）、嵌入式系统的 "硬盘"（如存储固件、日志、用户数据）；STM32 中部分型号支持外接 NAND Flash（如 F4/F7/H7 系列），用于扩展大容量非易失性存储。

对比

特性 NOR Flash NAND Flash
存储结构 并行结构，地址线可直接寻址单个字节 串行 / 页式结构，需按 "块 - 页" 层级寻址
速度 随机访问快(10~100ns)，支持按地址读单个字节；连续读写速度慢 随机访问慢(需先找块、再找页)；连续读写快（页级操作，几十 MB/s）
执行能力 支持 XIP(就地执行)：程序可直接在 Flash 中运行，无需加载到 RAM 不支持 XIP：代码需先加载到 RAM 才能运行
擦写特性 支持小粒度擦除(扇区级，如 4KB/8KB)，部分支持字节级修改 必须 "先擦除再写入"，擦除粒度大(块级，如 128KB/256KB)，仅支持页级写入
容量与密度 密度低，单芯片容量小(通常 1MB~1GB) 密度高，单芯片容量大(通常 8GB~1TB，甚至更高)
成本 单位容量成本高(约为 NAND 的 5~10 倍) 单位容量成本低，性价比高
引脚与接口 引脚多(需地址线、数据线分离)，接口复杂 引脚少(地址 / 数据复用)，接口简单(如 SPI/NAND、ONFI 接口)
应用 小型嵌入式设备的程序存储、交换机 硬盘、手机、平板的内置存储

EEPROM

原理： 通过电信号擦除和写入数据，非易失性，可字节级擦写（无需按块擦除）。
特点： 擦写方便（支持单个字节修改，无需整块擦除）；容量小（通常 KB 级，最大几 MB），速度慢（擦写时间毫秒级），寿命有限（通常 10 万次擦写）。
应用： 存储少量需要频繁修改的非易失性数据，如设备参数（波特率、地址）、校准数据（传感器零点）、用户配置等；STM32 中部分型号内置 EEPROM（如 F1/F4 系列），或通过 "Flash 模拟 EEPROM" 功能实现类似效果（如 H7 系列无独立 EEPROM，需用 Flash 特定区域模拟）。

H7 系列内存详解

参考文章：[ST] STM32H7的TCM,SRAM等五块内存基础知识
H7的内部内存分为了ITCM，DTCM，AXI SRAM，SRAM1，SRAM2，SRAM3，SRAM4和备份SRAM。下图中分为了三个域：D1 Domain，D2 Domain和D3 Domain。

TCM 区

(Tightly-Coupled Memory 紧密耦合内存)

  1. ITCM：用于运行指令，也就是程序代码。
  2. DTCM：用于数据存取，特点是跟内核速度一样，而片上RAM的速度基本都达不到这个速度，所以有降频处理。

AXI SRAM 区

位于D1域，数据带宽是64bit，挂在A线上。除了D3域中的BDMB主控不能访问，其它都可以访问此RAM区。

AXI SRAM

地址：0x2400 0000。

速度：200MHz。

大小：512KB。

用途：用途不限，可以用于用户应用数据存储或者LCD显存。

SRAM1，SRAM2和SRAM3 区

位于D2域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上。除了D3域中的BDMB主控不能访问这三块SRAM，其它都可以访问这几个RAM区。

SRAM1

地址：0x3000 0000。

速度：200MHz。

大小：128KB。

用途：用途不限，可用于D2域中的DMA缓冲，也可以当D1域断电后用于运行程序代码。
SRAM2

地址：0x3002 0000。

速度：200MHz。

大小：128KB。

用途：用途不限，可用于D2域中的DMA缓冲，也可以用于用户数据存取。
SRAM3

地址：0x3004 0000。

速度：200MHz。

大小：32KB。

用途：用途不限，主要用于以太网和USB的缓冲。

SRAM4 区

位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上，大部分主控都能访这块SRAM区。

地址：0x3800 0000。

速度：200MHz。

大小：64KB。

用途：用途不限，可以用于D3域中的DMA缓冲，也可以当D1和D2域进入DStandby待机方式后，继续保存用户数据。

Backup SRAM 区

备份RAM区，位于D3域，数据带宽是32bit，挂在AHB总线上，大部分主控都能访问这块SRAM区。

SRAM4

地址：0x3880 0000。

速度：200MHz。

大小：4KB。

用途：用途不限，主要用于系统进入低功耗模式后，继续保存数据（Vbat引脚外接电池）。

内存时钟问题

AXI SRAM，SRAM4，ITCM和DTCM可以在上电后直接使用。而SRAM1，SRAM2，SRAM3是需要使能的，但是实际测试发现，不使能也可以正常使用。不过，建议用到时候开启下时钟，防止意想不到的问题发生。

RAM 的 DMA 问题

Bus Master总线主控端和Bus Slave设备端的控制互联：

加粗字体是64位总线（ITCM，DTCM，Flash A，Flash，AXI SRAM，FMC等），普通字体是32位总线。

访问通路（每个小方块里面的字符）

任何有数字的表示有访问通路。

短横杠"-"表示不可访问。

有灰色阴影的表示有实用价值的访问通路。

表格中具体数值所代表的含义

D=direct,

1=via AXI bus matrix,

2=via AHB bus matrix in D2,

3=via AHB bus matrix in D3,

4=via AHB/APB bridge in D1,

5=via AHB/APB bridge in D2,

6=via AHB/APB bridge in D3,

7=via AHBS bus of Cortex-M7,

多个数值组合 = 互连路径以数字的顺序经过多个矩阵或/和桥。

总线访问类型

普通字体表示32位总线。

斜体表示32位总线主机端/ 64位总线从机端。

粗体表示64位总线。

超便捷的内存区域管理方法

参考文章：【STM32H7教程】第26章 STM32H7的TCM，SRAM等五块内存的超方便使用方式

一般的内存管理方式

不太注意的话，一般都是在"target dialog"这里简单管理内存。这种情况下，所有管理工作都是编译来处理的。

分散加载式管理内存区域

使用分散加载的方式来管理内存，会超级灵活，想用哪一块就用哪一块。下面就是超级教程：

在魔术棒的"OutPut"配置中，会生成一个相同名字的 .sct 文件，这个就是这个方法的关键，找到它。

第一步

  1. 取消勾选"Use Memiry Layout from Target Dialog"。
  2. 点击"..."找到与输出文件同名的 .sct 文件（假如你这里没有显示的话）。
  3. 点击"Edit"打开这个 .sct 文件。

第二步

使用 STM32H7 系列的可以直接将以下程序复制进去。其他系列的单片机则需要稍加修改。

假如不同，你需要修改的有：

  1. 内存(ROM 或者 RAM)首地址
  2. 内存大小
    点击查看代码
复制代码 
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************

; 定义加载区域LR_IROM1：起始地址0x08000000，大小0x00200000(2MB)
; 这是整个程序的加载区域，通常对应Flash存储器
LR_IROM1 0x08000000 0x00200000  {    ; load region size_region

  ; 定义执行区域ER_IROM1：起始地址与加载地址相同(0x08000000)，大小2MB
  ; 存放程序的只读代码和常量
  ER_IROM1 0x08000000 0x00200000  {  ; load address = execution address
   *.o (RESET, +First)               ; 所有目标文件的RESET段，放在最前面(复位向量)
   *(InRoot$$Sections)               ; 根区域必要的特殊段(如异常向量表)
   .ANY (+RO)                        ; 任何文件的只读代码和常量(RO段)
   .ANY (+XO)                        ; 任何文件的可执行代码(XO段)
  }
  
  ; 定义DTCM内存区域：起始地址0x20000000，大小0x00020000(128KB)
  ; DTCM是内核紧密耦合的数据存储器，访问速度快
  RW_DTCM_IRAM 0x20000000 0x00020000  {  ; RW data
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的读写数据(RW)和未初始化数据(ZI)
   ;*(.RAM_D0)	;段选择器，若不手动选择，则完全不会被分配到此
  }
  
  ; 定义AXI SRAM区域：起始地址0x24000000，大小0x00080000(512KB)
  ; AXI接口的SRAM，通常用于高性能数据访问
  RW_AXI_SRAM_IRAM 0x24000000 0x00080000  {
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的读写数据和未初始化数据
   ;*(.RAM_D1)	;段选择器，若不手动选择，则完全不会被分配到此
  }
  
  ; 定义SRAM1~SRAM3区域：起始地址0x30000000，大小0x00080000(512KB)
  ; 片上静态存储器区域1-3
  RW_SRAM_1_3_IRAM 0x30000000 0x00080000  {
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的读写数据和未初始化数据
   ;*(.RAM_D2)	;段选择器，若不手动选择，则完全不会被分配到此
   
  }
  
  ; 定义SRAM4区域：起始地址0x38000000，大小0x00010000(64KB)
  ; 片上静态存储器区域4
  RW_SRAM_4_IRAM 0x38000000 0x00010000  {
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的读写数据和未初始化数据
   ;*(.RAM_D3)	;段选择器，若不手动选择，则完全不会被分配到此
  }
}

; 段选择器使用案例：
; __attribute__((section (".RAM_D1"))) uint32_t AXISRAMBuf[10];
; __attribute__((section (".RAM_D2"))) uint16_t AXISRAMCount;
;
; 若没有使用段选择器，那么就会按照分散加载文件中内存区域的定义顺序依次分配，
; 直到前面的区域被占满后才会 "溢出" 到后面的区域。

可以看出，RW区也是要存储到ROM/Flash里面的，在执行映像之前，必须将已初始化的 RW 数据从 ROM 中复制到 RAM 中的执行地址并创建ZI Section（初始化为0的变量区）。

上面的程序注释中已经详细说明了这一段程序的作用，其中的加载区域就是程序在Flash中的实际存储，而运行区域是芯片上电后的运行状态，通过下面的框图可以有一个感性的认识：

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