單片機是怎麼工作的,

ROM:(Read Only Memory)程序存儲器 在單片機中用來存儲程序數據及常量數據或變量數據,凡是c文件及h文件中所有代碼、全局變量、局部變量、“const”限定符定義的常量數據、startup.asm文件中的代碼(類似ARM中的bootloader或者X86中的BIOS,一些低端的單片機是沒有這個的)通通都存儲在ROM中。 

 RAM:(Random Access Memory)隨機訪問存儲器 用來存儲程序中(特別是編寫的應用程序中有關運算、處理的中間變量,這些變量的作用區域函數內)用到的變量。凡是整個程序中,所用到的需要被改寫的量,都存儲在RAM中,“被改變的量”包括全局變量、局部變量、堆棧段。程序經過編譯、彙編、鏈接後,生成hex文件。用專用的燒錄軟件,通過燒錄器將hex文件燒錄到ROM中(究竟是怎樣將hex文件傳輸到MCU內部的ROM中的呢?),因此,這個時候的ROM中,包含所有的程序內容:無論是一行一行的程序代碼,函數中用到的局部變量,頭文件中所聲明的全局變量,const聲明的只讀常量,都被生成了二進制數據,包含在hex文件中,全部燒錄到了ROM裏面,此時的ROM,包含了程序的所有信息,正是由於這些信息,“指導”了CPU的所有動作。可能有人會有疑問,既然所有的數據在ROM中,那RAM中的數據從哪裏來?什麼時候CPU將數據加載到RAM中?會不會是在燒錄的時候,已經將需要放在RAM中數據燒錄到了RAM中? 要回答這個問題,首先必須明確一條:ROM是隻讀存儲器,CPU只能從裏面讀數據,而不能往裏面寫數據,掉電後數據依然保存在存儲器中;RAM是隨機存儲器,CPU既可以從裏面讀出數據,又可以往裏面寫入數據,掉電後數據不保存,這是條永恆的真理,始終記掛在心。清楚了上面的問題,那麼就很容易想到,RAM中的數據不是在燒錄的時候寫入的,因爲燒錄完畢後,拔掉電源,當再給MCU上電後,CPU能正常執行動作,RAM中照樣有數據,這就說明:RAM中的數據不是在燒錄的時候寫入的,同時也說明,在CPU運行時,RAM中已經寫入了數據。關鍵就在這裏:這個數據不是人爲寫入的,CPU寫入的,那CPU又是什麼時候寫入的呢?聽我娓娓道來。 上回說到,ROM中包含所有的程序內容,在MCU上電時,CPU開始從第1行代碼處執行指令。這裏所做的工作是爲整個程序的順利運行做好準備,或者說是對RAM的初始化(注:ROM是隻讀不寫的),工作任務有幾項: 1、爲全局變量分配地址空間---à如果全局變量已賦初值,則將初始值從ROM中拷貝到RAM中,如果沒有賦初值,則這個全局變量所對應的地址下的初值爲0或者是不確定的。當然,如果已經指定了變量的地址空間,則直接定位到對應的地址就行,那麼這裏分配地址及定位地址的任務由“連接器”完成。 2、設置堆棧段的長度及地址---à用C語言開發的單片機程序裏面,普遍都沒有涉及到堆棧段長度的設置,但這不意味着不用設置。堆棧段主要是用來在中斷處理時起“保存現場”及“現場還原”的作用,其重要性不言而喻。而這麼重要的內容,也包含在了編譯器預設的內容裏面,確實省事,可並不一定省心。平時怎麼就沒發現呢?奇怪。 3、分配數據段data,常量段const,代碼段code的起始地址。代碼段與常量段的地址可以不管,它們都是固定在ROM裏面的,無論它們怎麼排列,都不會對程序產生影響。但是數據段的地址就必須得關心。數據段的數據時要從ROM拷貝到RAM中去的,而在RAM中,既有數據段data,也有堆棧段stack,還有通用的工作寄存器組。通常,工作寄存器組的地址是固定的,這就要求在絕對定址數據段時,不能使數據段覆蓋所有的工作寄存器組的地址。必須引起嚴重關注。   這裏所說的“第一行代碼處”,並不一定是你自己寫的程序代碼,絕大部分都是編譯器代勞的,或者是編譯器自帶的demo程序文件。因爲,你自己寫的程序(C語言程序)裏面,並不包含這些內容。高級一點的單片機,這些內容,都是在startup的文件裏面。仔細閱讀,有好處的。 通常的做法是:普通的flashMCU是在上電時或復位時,PC指針裏面的存放的是“0000”,表示CPU從ROM的0000地址開始執行指令,在該地址處放一條跳轉指令,使程序跳轉到_main函數中,然後根據不同的指令,一條一條的執行,當中斷髮生時(中斷數量也很有限,2~5箇中斷),按照系統分配的中斷向量表地址,在中斷向量裏面,放置一條跳轉到中斷服務程序的指令,如此如此,整個程序就跑起來了。決定CPU這樣做,是這種ROM結構所造成的。 其實,這裏面,C語言編譯器作了很多的工作,只是,你不知道而已。如果你仔細閱讀編譯器自帶的help文件就會知道很多的事情,這是對編譯器瞭解最好的途徑

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章