單片機(jī)中空間和堆棧的意義

關(guān)于單片機(jī)的知識，體積龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。初學(xué)者很容易陷入困境，最終失去對單片機(jī)的興趣。因此在學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)一定要對基礎(chǔ)知識進(jìn)行特別的鞏固。在本文中，小編將為大家介紹單片機(jī)地址空間以及堆棧的相關(guān)知識，下面大家就隨小編來一起看一看吧。

Data：可尋址片內(nèi)ram0x00-0x7f

Bdata：可位尋址片內(nèi)ram

Idata：可尋址片內(nèi)ram，允許訪問全部內(nèi)部ram0x00-0xff

Padata：分頁尋址訪問片外ram

Xdata：可尋址片外ram0x0000-0xffff

code--程序存儲區(qū)單片機(jī)存儲器分ROM跟RAM之分，RAM存放中間結(jié)果，數(shù)據(jù)和經(jīng)常變換的代碼，ROM存放code。51單片機(jī)采用的是哈弗結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)跟代碼擁有單獨(dú)的地址空間。存儲器可以分為程序存儲器(eerom，flash之類)，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(ram)，SFR，位地址空間和外部數(shù)據(jù)存儲器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器在物理上分為內(nèi)部SRAM和特殊功能寄存器，而內(nèi)部分為低(0x00-0x7f)和(0x80-0xff)，高128字節(jié)地址重復(fù)，需要不同的訪問方式。SFR用直接尋址方式，SRAM需要間接。這里SFR是寄存器，硬件上是中央處理器的內(nèi)部組成部分，訪問速度很快。在低128B的SRAM，0x00-0x1f是4個(gè)通用工作寄存器，每組有R0-R7。使用哪一組，可以通過PSW中的RS1，RS0來配置。位尋址是在0x20-0x2f。

程序內(nèi)存可以分為幾個(gè)區(qū)，棧區(qū)(stack)、堆區(qū)(Heap)、全局區(qū)(static)、文字常亮區(qū)、程序代碼區(qū)。程序編譯之后，全局變量，靜態(tài)變量已經(jīng)分配好內(nèi)存空間，在函數(shù)運(yùn)行時(shí)，程序需要為局部變量分配棧空間，當(dāng)中斷來時(shí)，也需要將函數(shù)指針入棧，保護(hù)現(xiàn)場，以便于中斷處理完之后再回到之前執(zhí)行的函數(shù)。棧是從高到低分配，堆是從低到高分配。一般說的堆棧指的棧。堆棧又分硬堆棧和軟堆棧，硬堆棧即SP，從片內(nèi)RAM的頂部向下生長。軟堆棧在硬堆棧跟全局變量區(qū)之間的空間，C51函數(shù)調(diào)用通過R0-R7和棧來實(shí)現(xiàn)。

為什么單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)，不需要用bootloader將代碼從ROM搬移到RAM，而ARM則需要。這里可以先看看單片機(jī)程序執(zhí)行的過程，單片機(jī)執(zhí)行分三個(gè)步驟，取執(zhí)行---分析指令----執(zhí)行指令。取指令的任務(wù)是：根據(jù)PC的值從程序存儲器讀出指令，送到指令寄存器。然后分析執(zhí)行。這樣單片機(jī)就從內(nèi)部程序存儲器去代碼指令，從RAM存取相關(guān)數(shù)據(jù)。要知道RAM取數(shù)的速度是遠(yuǎn)高于ROM的，但是單片機(jī)因?yàn)楸旧磉\(yùn)行頻率不高，所以從ROM取指令慢并不影響。而ARM不同，cpu運(yùn)行的頻率高，遠(yuǎn)大于從ROM讀寫的速度，所以一般有操作系統(tǒng)，都需要將代碼部分拷貝到RAM中再執(zhí)行。

本文針對單片機(jī)的地址和堆棧分別進(jìn)行了介紹。給出了一些必須進(jìn)行理解的名詞定義，并在文章最后給出了一種單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)為何不需要將代碼從ROM搬移到RAM的解釋。希望大家在閱讀過本文之后能夠有所收獲。