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AVR存储器简介

硬件
2021-09-25
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摘要

AVR 系列单片机内部有三种类型的被独立编址的存储器，它们分别为：

1、Flash 程序存储器（即：程序存储空间、闪存）

2、SRAM 数据存储器（即：动态内存）

3、EEPROM 数据存储器

单片机采用哈弗结构，将程序存储器和数据存储器分开，而数据存储器RAM通常比较小，而程序存储器Flash空间比较大，因此就需要将占用空间较大的不需要改变的数据放在Flash中。

比如需要单片机支持LCD显示文字，就需要一个庞大的字体库，可达到几kb，这么大的数据量放在RAM中是不合适的，只能放在Flash中。

pgmspace.h就提供了与之相关的读写操作。

问题导引:

编译Arduino程序时，会提示：

项目使用了 656 字节，占用了 (0%) 程序存储空间。最大为 253952 字节。

全局变量使用了9字节，(0%)的动态内存，余留8183字节局部变量。最大为8192字节。

而我们编译时经常遇到的问题是：

项目使用了 4756 字节，占用了 (15%) 程序存储空间。最大为 30720 字节。

全局变量使用了2246字节，(109%)的动态内存，余留-198字节局部变量。最大为2048字节。

没有足够的内存；编译时出错。

【程序存储空间】剩余很多，而【动态内存】不足，导致无法成功写入。这个问题往往出现在声明了数据“较大”的常量特别是数组的情况下。

解决方案:

为解决这个问题，我们可以将本来应该写到【动态内存】的常量，写入【程序存储空间】，以达到节约【动态内存】空间的目的。

定义全局常量时，使用 PROGMEM 关键字，或使用 PROGMEM 数据类型，告诉编译器 “ 把这个信息存到程序存储空间 ”，而不是存到“ 动态内存 ”。

PROGMEM 关键字（或数据类型）使用到的库：pgmspace.h

#include <avr/pgmspace.h>

数据定义：

const dataType variableName [] PROGMEM = {data0，data1，data3 ...};

// dataType- 任何变量类型

// variableName- 数据数组的名称

程序存储空间FLASH是不可改变的，因此定义时加关键字const 是个好的习惯。

1、作为【全局】常量时，直接使用 PROGMEM 关键字即可， PROGMEM 关键字的位置比较随意，但为了Arduino早期版本的兼容性，推荐放到后面。如：

const char str1[] PROGMEM = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

const PROGMEM char str2[] = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

PROGMEM const char str3[] = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

2、作为【局部】常量时，需要配合 static 关键字使用，如：

const static char flash_str[] PROGMEM = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

3、另外一种定义形式，不用 PROGMEM 关键字，而是直接用 PROGMEM 数据类型，如：

const prog_char flash_str[] = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

4、字符串常量的定义

// 全局定义形式：

const char flash_str[] PROGMEM = “Hello, world!”;

// 函数内定义形式：

/* pgmspace.h提供了一个宏 PSTR 用来申明Flash中的字符串：

# define PSTR(s) ((const PROGMEM char *)(s))

所以，函数内可以采用下面的定义形式：*/

const char *flash_str = PSTR(“Hello, world!”);

// 以下为应用示例：

const char flash_str1[] PROGMEM = “全局定义字符串”;

int main(void)

{

char *flash_str2=PSTR(“函数内定义字符串”);

printf_P(flash_str1);

printf_P(flash_str2);

}

数据读取：

到这里，我们的程序还不能正常工作。

因为当你向一个函数传递指向Flash的指针时，它会认为这是指向RAM的指针，从而在RAM中寻找数据，使得程序出错。

所以还需要专门的函数来处理指向Flash的指针。

数据保存到程序存储空间后，需要特殊的方法（函数）来读取：

1、非数组常量的读取方法

char ram_val; //存到 ram 内的变量

const PROGMEM flash_val = 1; // 存到 flash 内的常量

// 读取

ram_val = pgm_read_byte( &flash_val ); // 读 flash 常量值到 RAM 变量，参数使用【地址&】传递。

2、数组常量的读取方法

char displayInt;

const char charSet [] RROGMEM = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

// 读取

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

displayInt = pgm_read_byte(charSet + i); // 第一种方法

displayInt = pgm_read_byte(&charSet[i]); // 第二种方法

}

3、字符串复制方法

strcpy_P 函数负责从【程序存储空间】复制一个字符串到【动态内存】缓冲区"buffer"。

注意：复制时要确保缓冲区足够大。

char buffer[30];

// 方式一

strcpy_P(buffer,PSTR("dGltQuY29t\r\n"));

// 方式二

const char string_0[] PROGMEM = "This is a String";

strcpy_P(buffer, (char *)pgm_read_word(&string_0));

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