理解单片机程序运行：存储器与程序设计（上）

"单片机与DSP中的单片机与程序设计（上）" 本文主要探讨的是单片机与程序设计的关系，特别强调了理解单片机的存储器对于有效运行程序的重要性。在之前的篇章中，已经介绍了单片机的GPIO（通用输入/输出）、串行通信、定时器以及中断功能，这些是单片机实现各种应用的基础。然而，单片机要正常工作，离不开精心设计的程序。 首先，我们要关注的是单片机的存储器。在实际操作中，例如使用GR-SAKURA电路板（配备瑞萨电子的RX63N单片机）时，程序通常通过Web编译器编写并生成Object Code。这个Object Code随后会被传输到电路板上执行，就像把数据写入U盘一样。这就引出了一个问题：程序在单片机内部是如何被存储和执行的？ 存储器在计算机系统中扮演着至关重要的角色，它分为两种主要类型：主存储器（内存）和外置存储器。主存储器是CPU可以直接访问的区域，用于暂时存储正在运行的程序和数据。而外置存储器则用于长期存储，如硬盘或闪存，它通常需要先将数据加载到主存储器中才能被处理。 在单片机中，我们经常会遇到ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器）的概念。ROM主要用于存储固定的、不需要修改的数据，如固件或启动程序，即使断电也能保持数据。而RAM则是动态的，可以随时读写，通常用于运行时的临时数据存储。 地址空间，或者称为内存空间，是指CPU可以直接寻址并读写的区域。每个存储单元都有一个唯一的地址，CPU通过这些地址来访问和操作数据。在单片机中，ROM和RAM都包含在地址空间内，而程序的执行通常从ROM中的引导加载程序开始，该程序会将主程序加载到RAM中执行。 理解单片机的存储器结构对于编程至关重要。例如，程序的初始化部分可能存储在ROM中，因为它们在系统启动时需要被执行且不常改变。而运行时变量和临时数据则存储在RAM中，因为它们需要频繁地读写。此外，理解存储器的大小限制也是关键，因为不同的单片机模型有不同的内存容量，这会影响程序的规模和复杂性。 在后续的讨论中，我们将深入探究如何将程序写入单片机的存储器，以及程序执行的具体流程，包括程序的加载、运行时管理以及如何利用中断和定时器等外设来控制程序的行为。这些都是单片机编程中不可或缺的知识点，对于开发高效、可靠的嵌入式系统至关重要。