ARM中程序为什么固化在FLASH中而不是在ROM中

其实Flash也算ROM的一高举宏种，FLASH存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读戚册取数据（NVRAM的优势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM（EPROM）作为它们的存储设答首备，然而近年来Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系统中的地位，用作存储Bootloader以及 *** 作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用（U盘）。

当然，有一类ROM中的数据一般不希望使用ROM的人修改，比如手机里的ROM装的就是 *** 作系统。

之前从较为抽象的角度介绍了 ROM,RAM和FLASH的区别，下面主要是具体到他们在单片机中的作用。

一、ROM,RAM和FLASH在单片中的作用

ROM——存储固化程序的（存放指令代码和一些固定数值，程序运行后不可改动）

c文件及h文件中所有代码、全局变量、局部变量、’const’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，一些低端的单片机是没有这个的）通正码羡通都存储在ROM中。

RAM——程序运行中数据的随机存取（掉电后数据消失）

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、局模族部变量、堆栈段。

FLASH——存储用户程序和需要永久保存的数据。

例如：现在家用的电子式电度表，它的内核是一款单片机，该单片机的程序就是存放在ROM里的。电度表在工作过程中，是要运算数据的，要采集电压和电流，并根据电压和电流计算出电度来。电压和电流时一个适时的数据，用户不关心，它只是用来计算电度用，计算完后该次采集的数据就用完了，然后再采集下一次，因此这些值就没必要永久存储，就把它放在RAM里边。然而计算完的电度，是需要永久保存的，单片机会定时或者在停电的瞬间将电度数存入到FLASH里。

二、ROM,RAM和FLASH在单片中的运作原理

1、程序经过编译、汇编、链接后，生成hex文件；

2、用专用的烧录软件，通过烧录器将hex文件烧录到ROM中

注：这个时候的ROM中，包含所有的程序内容：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，const声明的只读常量等，都被生成了二进制数据。

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？

答：

（1）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；RAM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。

（2）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。

3、ROM中包含所有的程序内容，在MCU上电时，CPU开始从第1行代码处执行指令。这里所做的工作是为整个程序的顺利运行做好准备，或者说是对RAM的初始化（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---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---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，也包含在了编译器预设的内容里面，确实省事，可并不一定省心。

（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里面的，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拷贝举拍到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。

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。

4、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的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，2~5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结构所造成的。

注：特别的，如下

1--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。

2--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的大小疑问：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的空间为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？

答：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。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。

三、flash

关于flash，在单片机中需要外接，且需要cup具有SPI接口

例如：25PE80V6、25080BVSIG等

冯诺依曼结构的意思是程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储，也就是说在取指令的时候不能同时 *** 作贺携游禅销数据区。不论什么结构，ram和rom都是统一编址的，裸奔不需要从rom中取出指令放在ram中。

从rom中取出指令放在ram的情况是开放式 *** 作系统需要运行外来应用程序,cpu的应用程序入口只有一个，而应隐清用程序的地址不固定（可能放在rom中有地址，放在sd卡中连地址都说不上，只能说路径），这就需要把应用程序加载到cpu的程序入口处，能加载程序的只有RAM（ROM不可写），这样把ram放在cpu程序入口的地址上，这也就出现了程序运行需要从ROM中copy到RAM中的现象。

PS：具体细节请查阅MMU及ARM920T手册。

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