在ARM单片机中,应用程序通常从Flash存储器启动,但为了提升性能(尤其是需要频繁读写的场景),可以将部分或全部代码加载到RAM中运行。以下是具体实现方法和注意事项:
1. 基本原理
Flash vs RAM运行:
Flash:默认存储和运行位置,但读写速度较慢(尤其等待周期长的MCU)。
RAM:速度更快,无擦写寿命限制,适合高频执行代码或动态加载算法(如DSP处理),但容量有限且断电丢失数据。
2. 实现步骤
(1) 修改链接脚本(Linker Script)
关键是将代码段(如.text或特定函数段)分配到RAM地址范围,并确保加载地址(Flash)和运行地址(RAM)分离。
示例(GCC链接脚本片段):
MEMORY {
FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 256K
RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K
}
SECTIONS {
/* 常规Flash代码段 */
.text : {
*(.text) /* 默认代码留在Flash */
} >FLASH
/* 需在RAM运行的代码段(如快速执行函数) */
.ram_code : {
*(.ram_code) /* 特殊标记的代码段 */
} >RAM AT>FLASH /* 运行在RAM,但初始存储在Flash */
}
(2) 标记需在RAM运行的函数
通过编译器属性将特定函数分配到自定义段(如.ram_code)。
示例(基于GCC/ARM-Clang):
#define RAM_FUNC __attribute__((section(".ram_code"), used))
RAM_FUNC void FastOperation() {
// 高频执行的代码(如中断服务或数**算)
}
(3) 初始化代码(复制Flash到RAM)
启动时需将.ram_code段从Flash复制到RAM。通常在启动文件(如startup_*.s)或main()前调用:
extern uint32_t _sram_code, _eram_code, _sflash_code;
void CopyCodeToRAM() {
uint32_t *src = &_sflash_code;
uint32_t *dst = &_sram_code;
while (dst < &_eram_code) *dst++ = *src++;
}
// 在SystemInit()或main()初始化中调用
CopyCodeToRAM();
(4) 重定向中断向量表(可选)
若需中断服务程序(ISR)在RAM运行,需将向量表复制到RAM并更新寄存器(如ARM Cortex-M的SCB->VTOR):
SCB->VTOR = (uint32_t)&_new_vector_table; // 指向RAM中的向量表
3. 注意事项
容量限制:确保RAM足够存放代码和数据。
启动时间:复制代码会增加启动时间,影响实时性要求高的场景。
调试支持:需调试器支持RAM代码调试(可能需特殊配置)。
优化配置:某些MCU需配置总线优先级(如ART Accelerator on STM32)以提升Flash执行速度,可能无需RAM运行。
4. 常见应用场景
实时信号处理:FFT、滤波等算法。
动态加载:通过Bootloader将代码从外部存储加载到RAM执行。
超频调试:当Flash无法稳定运行在高频时,改用RAM。
5. 工具链差异
Keil/IAR:通过IDE配置代码段地址,或使用__ramfunc关键字。
GCC/Clang:依赖链接脚本和属性标记。
通过合理规划内存布局和初始化流程,ARM单片机可以高效利用RAM提升关键代码性能。
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