backlugin 发表于 2025-2-25 06:02

RAM在单片机里究竟有什么用?

其实,单片机就是个小计算机。大计算机少不了的数据存储系统,单片机一样有,而且往往和CPU集成在一起,显得更加小巧灵活。


直到90年代初,国内容易得到的单片机是8031:不带存储器的芯片,要想工作,必须外加RAM和ROM,于是单片机成了3片机......
而现在不同了,无论大的,还是小的,又是51,又是AVR,又是STC,还有什么430、PIC……都各说各的好,可谁也不敢说“我不要存储器”。
程序存储器ROM


程序存储器里面存放的是单片机的灵魂:工作程序。
小的可能只有1KB,最多只能装1024条8位数据,因为实际指令还有许多2字节,3字节指令,所以它还装不下1024条指令。大的也有128KB的。这些8位数据,要么在工厂里做模子光刻进去,要么一次性的烧写进去。
业余或开发,最多也就是用编程器这么一个特殊工具,把调试成功的机器码装载进去,或者像AVR单片机那样自己花几块钱做一条下载线,把电脑里这些东西灌进去(或许是AVR最吸引人之处)。
它一旦进驻电脑的程序存储器中,除了借助上述装置便不能自由改写,在单片机运行时,只是从其中读出指令或固定的数据,所以给程序存储器一个“只读存储器”的别名,简写为ROM,包括用编程器写紫外线擦除内容的EPROM、用电擦除的EEPROM和现在新兴的FLASH ROM。

一次性写入的ROM,仅用于电路和程序固定的批量产品中,实际工作起来,都是一样的。

为了定位ROM中的数据,每个8位存储单元都有一个固定的“地址”,通常用16进制数表示。例如,对于一个所谓4K的ROM,地址从0000H到0FFFH(即从0000,0001...4095),单片机运行时从哪个地址取数据,完全由程序本身决定,并不要我们干预。
记住,给单片机一通电,它经过一个短暂的复位过程,立即转向ROM的最低地址0000H,在这里面放置的往往是一条“跳转”指令,它从这里一步跳到另一个地址:程序的真正起始地址,例如51机的0080H。
ROM是程序存储器,除了指令外,还包括运行程序必须的某些固定数据,例如:数据表。假如,我们要求在单片机的接口上输出00H到FFH(255)按正弦半波变化的数值,每秒10000次。如果硬要它按照公式一个个计算,对于它来说未免力不从心。可是我们可以把预先计算好的数值存入ROM中,到时候直接取出不是好多了?
又如一个重要的应用:大家一定见过不少单片机的东西上面都有数码显示,那些个数字其实就是用单片机的口线控制数码管的字段电极电位。这些字形也是存放在ROM中的字模表,各个字模和0-9的数字(机器内当然是0000-0101二进制数)对应起来。常见的共阳极7段数码管,必须在阳极加正电,7个阴极都是地电位,才能显示数字"8",数字8对应的显示字码值是二进制数“10000000“(那个1对应的是小数点,高电位不让它显示)。
数据存储器RAM


这是个可以随时存取数据的一块存储器,也就是可以读(取)也可以写(存)的存储器,简称RAM。
现在的单片机里面使用的RAM,属于静态RAM或SRAM,这个和电脑用的内存条有所不同。只要你把数据写入SRAM后,不断电或者不清除掉,这个数据就一直保存在那里。电脑用的是动态RAM,要不断给它加刷新脉冲才能保存数据。
因为单片机处理的信息量比电脑小很多,所以它带的RAM也比较少:从完全不带、带128、256、...1K、2K,到4K,比ROM少多了。
因为实际上RAM只是作为数据临时存放的地方,除非进行图像处理需要存放大量的数据外。一般对于执行较简单任务的单片机,有这么多也够用,如果实在不够用也只能采取外加SRAM如6116、6264等等来扩展。

为了对RAM单元存取8位二进制数,当然也得和ROM一样用“地址”来标示它的具体位置。假如某单片机有1K(1024)RAM,它的地址也是从0000到1024,或16进制数的0000H到03FFH。可见,和ROM的地址是一样的。

会不会混淆不清?
答案是不会的,因为读ROM是由单片机的程序指针或转移指令或查表指令进行,而这些指令是不会进入RAM区的;读写RAM是另外的数据传送指令,也不会进入ROM区。
这点也是和电脑不同之处,后者程序和数据都在内存条里面,地址不同,如果窜位了就会造成不可预见后果。单片机的这种存储器结构也称为哈佛结构。
RAM在单片机里的用途


RAM在单片机里的用途,主要是存放临时数据。
例如用单片机测温,每秒测1次,显示1分钟的平均值(1分钟更新一次):
我们先通过传感器、放大电路、A/D转换,把温度这个模拟量转变为成比例的二进制数,然后每秒钟1次把数字量通过输入口顺序存入到单片机的RAM中,然后对他们进行两两求和再平均的计算,最后的数值显示出来,然后把这60个存储单元统统写0清除旧数据,下次又是如此循环进行。
另外,在单片机里面还有若干寄存器,数量不多但是作用很大,除了暂存数据,还可以交换、加工、传递等等,以及随时记录单片机当前处于什么状态,输入输出口也是作为特殊功能的寄存器存在,具体各有不同,就不是随便说说可以搞清楚的,要看有关书籍了。

eleg34ance 发表于 2025-4-2 11:57

RAM在单片机中扮演着非常重要的角色,它是单片机运行程序和处理数据时必不可少的组成部分

gra22ce 发表于 2025-4-2 13:00

RAM 用于存储程序运行时的临时数据,例如变量、数组、结构体等。数据可以快速读写,但断电后数据会丢失(易失性存储器)。

hhdhy 发表于 2025-4-2 14:07

程序中的局部变量、函数参数等存储在 RAM 中。例如:int temp = 10; 这行代码会将变量 temp 的值存储在 RAM 中。

teaccch 发表于 2025-4-2 15:14

堆栈空间,RAM 的一部分被用作堆栈(Stack),用于存储函数调用时的返回地址、局部变量和函数参数。堆栈是后进先出(LIFO)的数据结构,用于管理程序执行流程。

hight1light 发表于 2025-4-2 16:20

当调用一个函数时,函数的返回地址和局部变量会被压入堆栈。函数执行完毕后,这些数据会从堆栈中弹出。

nuan11nuan 发表于 2025-4-2 17:41

在支持动态内存分配的单片机中,RAM 用于存储通过 malloc 或 new 等函数动态分配的内存。动态内存分配允许程序在运行时根据需要申请和释放内存。

星星点点didi 发表于 2025-4-2 19:55

其实RAM可以用作数据缓冲区,临时存储从外设(如 ADC、UART、SPI 等)读取的数据。缓冲区可以提高数据处理的效率,避免数据丢失。

nqty 发表于 2025-4-3 08:50

我觉得啊,UART接收数据时,数据会先存储在 RAM 的缓冲区中,等待程序处理。

twinkhahale 发表于 2025-4-3 10:05

其实RAM可以用于存储程序运行过程中产生的中间结果。中间结果是程序执行过程中临时生成的数据,通常不需要长期保存。

清芯芯清 发表于 2025-4-3 12:36

Flash用于存储程序代码和常量数据,断电后数据不会丢失,但读写速度较慢。RAM用于存储运行时数据,读写速度快,但断电后数据会丢失。程序运行时,代码从 Flash 中加载到 CPU 执行,而运行时数据则存储在 RAM 中。

sesefadou 发表于 2025-4-5 21:46

存储变量、运算中间值、函数调用参数等。

tabmone 发表于 2025-4-5 22:38

函数内部定义的变量,函数调用时分配,退出时释放。

chenci2013 发表于 2025-4-8 10:23

RAM用于存储程序运行时的变量、中间结果和临时数据。

ingramward 发表于 2025-4-8 13:37

程序执行支持​            

pmp 发表于 2025-4-8 16:47

RAM的读写速度远高于Flash,因此实时性要求高的任务(如PID控制、信号处理)依赖RAM存储临时数据。

burgessmaggie 发表于 2025-4-9 21:06

数据处理            

hilahope 发表于 2025-4-10 00:13

合理分配.data(初始化数据)、.bss(未初始化数据)段地址。

lzbf 发表于 2025-4-10 03:15

对于单片机内部不同模块之间的数据传递,RAM也可以提供缓冲功能。

weifeng90 发表于 2025-4-10 12:39

RAM是程序运行的地方
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