引言

在這(zhe)里會較(jiao)為詳細(xi)的(de)闡述(shu)各種(zhong)類型的(de)存儲器的(de)特(te)點及(ji)其之間的(de)差(cha)別，以及(ji)我們(men)會在STM32單片機上(shang)面使用一(yi)種(zhong)超(chao)級便捷的(de)方式來管理(li)我們(men)所使用到的(de)內(nei)存。

理清 xxRAM、xxROM、xxFlash 的核心作用

三種不同存儲器：RAM、ROM、Flash

這(zhe)三個總的(de)概括，就使(shi)用一個表格來說明(ming)吧，表格如下(xia)：

四種 RAM：DRAM、SRAM、SDRAM、MRAM

DRAM

(Dynamic RAM，動態隨機存取存儲器)

• 原理： 利用電容存儲電荷來表示數據（0/1），但電容會漏電，需要定期 “刷新”（每隔幾毫秒充電一次）才能保持數據。
• 特點： 結構簡單（一個晶體管 + 一個電容），密度高（相同體積下容量更大）；速度中等（比 SRAM 慢），功耗較高（刷新需要耗電）；價格便宜（單位容量成本低）。
• 應用 ： PC 的內存（DDR4/DDR5 都是 DRAM 的改進型）、智能手機的運行內存（RAM）等需要大容量臨時存儲的場景。

SRAM

(Static RAM，靜態隨機存取存儲器)

• 原理： 利用觸發器（由多個晶體管組成）存儲數據，無需刷新，只要供電就能保持數據。
• 特點： 速度極快（訪問時間納秒級，比 DRAM 快 10~100 倍）；結構復雜（一個 bit 需要 6~8 個晶體管），密度低（容量小）；價格高（單位容量成本是 DRAM 的幾倍），功耗中等（無需刷新但晶體管本身耗電）。
• 應用 ： CPU 內部的高速緩存（L1/L2/L3 Cache）、STM32 片上 RAM（如 DTCM、SRAM1~4 都是 SRAM）等需要高速訪問的場景。

SDRAM

(Synchronous DRAM，同步動態隨機存取存儲器)

• 原理： 屬于 DRAM 的一種，工作時與 CPU 時鐘同步（數據讀寫按時鐘節拍進行），需要定期刷新。
• 特點： 速度比傳統異步 DRAM 快，容量大（常見 128MB~2GB）；需外部控制器（如 STM32 的 FMC 接口），時序配置復雜。
• 應用 ： 嵌入式系統擴展大容量臨時存儲，如 STM32 H7 系列外接 SDRAM 用于存放視頻幀、大型緩存數據等。

MRAM

(Magnetoresistive RAM，磁阻式隨機存取存儲器)

• 原理： 利用磁阻效應存儲數據（通過磁場變化改變電阻狀態表示 0/1），非易失性，無需刷新。
• 特點： 速度接近 SRAM，容量接近 DRAM，非易失性（掉電不丟數據）；功耗低（無需刷新和電荷維持），壽命長（理論無限次擦寫）；成本高（目前還未大規模普及）。
• 應用 ： 高端嵌入式系統（如工業控制、汽車電子）需要 “高速 + 非易失” 的場景，替代部分 SRAM 和 Flash 的組合使用

對比

兩種 Flash：NAND Flash、NOR Flash

NOR Flash

(或非閃存)

原理： 同樣基于浮柵晶體管，非易失性，但內部結構與 NAND 不同。
特點： 隨機訪問速度快（可直接 “按地址讀取”，類似 RAM），支持 “代碼在 Flash 中直接運行”（XIP，eXecute In Place）；密度低（容量小），價格高（單位容量成本高），擦寫速度慢（尤其大容量擦除）。
應用： 嵌(qian)入式系(xi)統的 “程序存(cun)(cun)儲器”，如 STM32 片上 Flash 幾(ji)乎都是 NOR Flash（用(yong)于存(cun)(cun)儲程序代碼、啟(qi)動程序），路由器、交換(huan)機(ji)的固(gu)件(jian)存(cun)(cun)儲等(deng)；STM32 中片內 Flash（如 0x08000000 起始地址的存(cun)(cun)儲區域）均(jun)為 NOR Flash，支持程序直接在 Flash 中運行(xing)（無需加載到 RAM）。

NAND Flash

(與非閃存)

原理： 基于浮柵晶體管存儲電荷，通過電荷是否存在表示數據，屬于非易失性存儲（掉電不丟數據）。
特點： 結構簡單，密度極高（相同體積下容量遠大于 NOR Flash）；讀寫速度 “頁級快、隨機慢”（適合連續讀寫，隨機訪問速度差）；價格低（單位容量成本是 NOR Flash 的 1/5~1/10），但有 “壞塊” 和 “擦寫次數限制”（通常 10 萬次以上）。
應用： 大容(rong)量存(cun)儲場景，如 U 盤(pan)、SD 卡、固態(tai)硬盤(pan)（SSD）、嵌入式系統的(de) “硬盤(pan)”（如存(cun)儲固件、日志、用(yong)戶數據）；STM32 中部分型號(hao)支持外接 NAND Flash（如 F4/F7/H7 系列），用(yong)于擴展大容(rong)量非易(yi)失性存(cun)儲。

對比

EEPROM

原理： 通過電信號擦除和寫入數據，非易失性，可字節級擦寫（無需按塊擦除）。
特點： 擦寫方便（支持單個字節修改，無需整塊擦除）；容量小（通常 KB 級，最大幾 MB），速度慢（擦寫時間毫秒級），壽命有限（通常 10 萬次擦寫）。
應用： 存儲少量需要頻繁修改的(de)非易失性數據，如設備參(can)數（波特率、地址）、校準數據（傳感器零點）、用戶(hu)配置(zhi)等；STM32 中部分型(xing)號內置(zhi) EEPROM（如 F1/F4 系列(lie)），或(huo)通過 “Flash 模(mo)擬 EEPROM” 功(gong)能實現(xian)類(lei)似效(xiao)果（如 H7 系列(lie)無獨立 EEPROM，需用 Flash 特定區域模(mo)擬）。

H7 系列內存詳解

參考文章：
H7的內部內存分為了ITCM，DTCM，AXI SRAM，SRAM1，SRAM2，SRAM3，SRAM4和備份SRAM。下圖中分為了三個域：D1 Domain，D2 Domain和D3 Domain。

TCM 區

(Tightly-Coupled Memory 緊密耦合內存)

1. ITCM：用于運行指令，也就是程序代碼。
2. DTCM：用于數據存取，特點是跟內核速度一樣，而片上RAM的速度基本都達不到這個速度，所以有降頻處理。

AXI SRAM 區

位于D1域，數據帶寬是64bit，掛在A線上。除了D3域中的BDMB主控不能訪問，其它都可以訪問此RAM區。

AXI SRAM
地址：0x2400 0000。
速度：200MHz。
大小：512KB。
用(yong)途：用(yong)途不限，可以(yi)用(yong)于(yu)用(yong)戶應用(yong)數(shu)據存儲(chu)或者LCD顯存。

SRAM1，SRAM2和SRAM3 區

位于D2域，數據帶寬是32bit，掛在AHB總線上。除了D3域中的BDMB主控不能訪問這三塊SRAM，其它都可以訪問這幾個RAM區。

SRAM1
地址：0x3000 0000。
速度：200MHz。
大小：128KB。
用(yong)途：用(yong)途不(bu)限(xian)，可用(yong)于(yu)D2域中的DMA緩沖(chong)，也可以當D1域斷電后用(yong)于(yu)運行程序代(dai)碼。

SRAM2
地址：0x3002 0000。
速度：200MHz。
大小：128KB。
用途：用途不限(xian)，可(ke)用于D2域中的DMA緩沖，也可(ke)以用于用戶數據存取。

SRAM3
地址：0x3004 0000。
速度：200MHz。
大小：32KB。
用(yong)途：用(yong)途不限，主要用(yong)于以太網和USB的緩沖。

SRAM4 區

位于D3域，數據帶寬是32bit，掛在AHB總線上，大部分主控都能訪這塊SRAM區。

地址：0x3800 0000。
速度：200MHz。
大小：64KB。
用(yong)途：用(yong)途不限，可以用(yong)于D3域(yu)中的(de)DMA緩沖，也可以當D1和D2域(yu)進入(ru)DStandby待機方(fang)式(shi)后，繼續(xu)保存用(yong)戶數(shu)據。

Backup SRAM 區

備份RAM區，位于D3域，數據帶寬是32bit，掛在AHB總線上，大部分主控都能訪問這塊SRAM區。

SRAM4
地址：0x3880 0000。
速度：200MHz。
大小：4KB。
用(yong)途(tu)：用(yong)途(tu)不限(xian)，主要(yao)用(yong)于系(xi)統進入低功耗模式后(hou)，繼續保存(cun)數據(ju)（Vbat引(yin)腳外接電池(chi)）。

內存時鐘問題

AXI SRAM，SRAM4，ITCM和DTCM可以在上電后直接使用。而SRAM1，SRAM2，SRAM3是需要使能的，但是實際測試發現，不使能也可以正常使用。不過，建議用到時候開啟下時鐘，防止意想不到的問題發生。

RAM 的 DMA 問題

Bus Master總線主控端和Bus Slave設備端的控制互聯：

加粗字體是64位總線（ITCM，DTCM，Flash A，Flash，AXI SRAM，FMC等），普通字體是32位總線。
訪問通路（每個小方塊里面的字符）
任何有數字的表示有訪問通路。
短橫杠“-”表示不可訪問。
有灰色陰影的表示有實用價值的訪問通路。
表格中具體數值所代表的含義
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,
多個數值組合 = 互連路徑以數字的順序經過多個矩陣或/和橋。
總線訪問類型
普通字體表示32位總線。
斜體表示32位總線主機端/ 64位總線從機端。
粗體表示64位總線(xian)。

超便捷的內存區域管理方法

參考文章：

一般的內存管理方式

不太注意的話，一般都是在"target dialog"這里簡單管理內存。這種情況下，所有管理工作都是編譯來處理的。

分散加載式管理內存區域

使用分散加載的方式來管理內存，會超級靈活，想用哪一塊就用哪一塊。下面就是超級教程：

在魔術棒的"OutPut"配置中，會生成一個相同名字的 .sct 文件，這個就是這個方法的關鍵，找到它。

第一步

1. 取消勾選"Use Memiry Layout from Target Dialog"。
2. 點擊"..."找到與輸出文件同名的 .sct 文件（假如你這里沒有顯示的話）。
3. 點擊"Edit"打開這個 .sct 文件。

第二步

使用 STM32H7 系列的(de)(de)可以(yi)直(zhi)接(jie)將以(yi)下程序(xu)復制進去。其他系列的(de)(de)單片機則(ze)需要稍加修改。

假如不同，你需要修改的有：

1. 內存(ROM 或者 RAM)首地址
2. 內存大小

; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************

; 定義加載區域LR_IROM1：起始地址0x08000000，大小0x00200000(2MB)
; 這是整個程序的加載區域，通常對應Flash存儲器
LR_IROM1 0x08000000 0x00200000  {    ; load region size_region

  ; 定義執行區域ER_IROM1：起始地址與加載地址相同(0x08000000)，大小2MB
  ; 存放程序的只讀代碼和常量
  ER_IROM1 0x08000000 0x00200000  {  ; load address = execution address
   *.o (RESET, +First)               ; 所有目標文件的RESET段，放在最前面(復位向量)
   *(InRoot$$Sections)               ; 根區域必要的特殊段(如異常向量表)
   .ANY (+RO)                        ; 任何文件的只讀代碼和常量(RO段)
   .ANY (+XO)                        ; 任何文件的可執行代碼(XO段)
  }
  
  ; 定義DTCM內存區域：起始地址0x20000000，大小0x00020000(128KB)
  ; DTCM是內核緊密耦合的數據存儲器，訪問速度快
  RW_DTCM 0x20000000 0x00020000  {  ; RW data
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的讀寫數據(RW)和未初始化數據(ZI)
   ;*(.RAM_D0)	;段選擇器，若不手動選擇，則完全不會被分配到此
  }
  
  ; 定義AXI SRAM區域：起始地址0x24000000，大小0x00080000(512KB)
  ; AXI接口的SRAM，通常用于高性能數據訪問
  RW_AXI_SRAM 0x24000000 0x00080000  {
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的讀寫數據和未初始化數據
   ;*(.RAM_D1)	;段選擇器，若不手動選擇，則完全不會被分配到此
  }
  
  ; 定義SRAM1~SRAM3區域：起始地址0x30000000，大小0x00048000(288KB)
  ; 片上靜態存儲器區域1-3
  RW_SRAM1_SRAM3 0x30000000 0x00048000  {
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的讀寫數據和未初始化數據
   ;*(.RAM_D2)	;段選擇器，若不手動選擇，則完全不會被分配到此
  }
  
  ; 定義SRAM4區域：起始地址0x38000000，大小0x00010000(64KB)
  ; 片上靜態存儲器區域4
  RW_SRAM4 0x38000000 0x00010000  {
   .ANY (+RW +ZI)                     ; 任何文件的讀寫數據和未初始化數據
   ;*(.RAM_D3)	;段選擇器，若不手動選擇，則完全不會被分配到此
  }
}

; 段選擇器使用案例：
; __attribute__((section (".RAM_D1"))) uint32_t AXISRAMBuf[10];
; __attribute__((section (".RAM_D2"))) uint16_t AXISRAMCount;
;
; 若沒使用段選擇器，其實也可以使用__attribute__來選擇某一內存起始地址進行存儲，不過的話就是不方便管理。

; 若沒有使用段選擇器，那么就會按照分散加載文件中內存區域的定義順序依次分配，
; 直到前面的區域被占滿后才會 “溢出” 到后面的區域。
;

注意：STM32H743系列的單片機的RAM都是992KB的，故AXI SRAM區域最終計算出來只有288KB，并非512KB。

可以看出，RW區也是要存儲到ROM/Flash里面的，在執行映像之前，必須將已初始化的 RW 數據從 ROM 中復制到 RAM 中的執行地址并創建ZI Section（初始化為0的變量區）。

上面的程序注釋中已經詳細說明了這一段程序的作用，其中的加載區域就是程序在Flash中的實際存儲，而運行區域是芯片上電后的運行狀態，通過下面的框圖可以有一個感性的認識：

博客導航

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