存储器介绍
STM32启动方式
STM32微控制器的启动方式决定了系统上电或复位后从何处开始执行代码，主要通过BOOT引脚的电平配置和内部启动寄存器的状态来控制。以下是三种主要启动模式及其特点：
1. 主闪存存储器（Main Flash Memory）启动
- BOOT0 = 0，BOOT1 = X（任意值）
- 启动地址：0x08000000（Flash起始地址）
- 用途：最常见的启动方式，用于运行存储在内部Flash中的用户程序。
- 特点：系统复位后直接从Flash中读取代码执行，适合正式产品。
2. 系统存储器（System Memory）启动
- BOOT0 = 1，BOOT1 = 0
- 启动地址：0x1FFF0000（系统存储器起始地址）
- 用途：通过内置的Bootloader（如STM32的DFU或USART引导程序）实现固件更新，无需外部编程器。
- 特点：系统存储器中固化了ST官方提供的Bootloader代码，可通过串口、USB等接口下载新程序到Flash。
3. 内置SRAM启动
- BOOT0 = 1，BOOT1 = 1
- 启动地址：0x20000000（SRAM起始地址）
- 用途：用于调试或运行临时代码（如从外部加载的程序），代码仅在RAM中运行，掉电丢失。
- 特点：适合快速验证代码逻辑，但需要提前将代码加载到SRAM中（如通过调试器）。
4、启动流程详解
- 复位时检测BOOT引脚电平：STM32在上电或复位时，首先读取BOOT0和BOOT1引脚的电平状态，确定启动模式。
- 映射启动地址：根据启动模式，将对应存储区域的地址映射到0x00000000（CPU实际从该地址开始取指）。
- 执行初始化：从映射地址读取栈顶指针（SP）和复位向量（Reset Handler），完成系统初始化并跳转到主程序。
5、注意事项
- BOOT引脚配置：启动模式由复位瞬间的BOOT引脚电平决定，启动后可通过软件修改引脚状态。
- 系统存储器内容：系统存储器中的Bootloader由ST提供，用户无法修改，但可通过它更新Flash中的代码。
- Flash保护：若Flash被写保护，系统存储器启动模式可能无法访问Flash进行编程。
STM32存储器类型对比
1、STM32存储类型对比表
| 存储类型 | 主闪存(Main Flash) | 系统存储器(System Memory) | 内置SRAM | eMMC Flash |
|---|---|---|---|---|
| 物理特性 | 嵌入式NOR Flash | 嵌入式ROM（掩膜ROM或OTP） | 静态随机存储器 | 集成Flash控制器的NAND Flash |
| 容量 | 32KB~2MB（依型号而定） | 固定容量（如16KB） | 8KB~512KB（依型号而定） | 4GB~128GB（标准规格） |
| 掉电数据保存 | ✅ | ✅ | ❌ | ✅ |
| 读写特性 | 可擦写（有限擦写次数） | 只读 | 读写速度最快 | 读写速度中等，需FTL管理 |
| 访问接口 | 直接映射到CPU地址空间 | 直接映射到特定地址 | 直接映射到CPU地址空间 | 通过SD/MMC接口访问 |
| 典型访问时间 | 几十ns（依主频而定） | 同主Flash | 几ns~十几ns | 几十μs~几百μs |
| 主要用途 | 存储用户程序和常量数据 | 存储厂商Bootloader | 程序运行时栈/堆/变量存储 | 大容量数据存储（如多媒体） |
| 启动模式支持 | 支持（BOOT0=0） | 支持（BOOT0=1,BOOT1=0） | 支持（BOOT0=1,BOOT1=1） | 需额外配置（如通过SPI） |
| 擦写寿命 | 10,000~100,000次循环 | 不可擦写 | 无限（理论） | 3,000~100,000次循环（依类型） |
| 写入速度 | 中等（需按页/块擦除） | N/A | 最快 | 中等（受FTL影响） |
2、技术细节补充
-
主闪存（Main Flash）
- 支持字节/半字/字写入，但擦除操作必须按**页（Page）或扇区（Sector）**进行。
- 写入前需先擦除（擦除后数据为0xFF），擦除操作耗时较长（ms级）。
- 高级型号支持双存储区（Dual Bank），可在运行时更新另一区代码。
-
系统存储器（System Memory）
- 由ST厂商预编程，包含用于串口下载（USART1）或USB DFU的Bootloader。
- 用户无法修改其内容，但可通过特定引脚组合（BOOT0=1, BOOT1=0）激活。
-
内置SRAM
- 访问速度最快，支持零等待状态（Zero Wait State），适合高频数据处理。
- 部分型号支持低功耗SRAM（如Standby模式下保持数据）。
-
eMMC Flash
- 属于外部存储，需通过SPI、SDIO或专用接口连接。
- 内部集成Flash转换层（FTL），自动管理坏块和损耗均衡（Wear Leveling）。
- 适合存储大容量媒体文件或需要频繁更新的数据（如配置文件）。
3、应用场景建议
- 代码存储：主闪存（Main Flash）
- 临时数据处理：内置SRAM
- 固件升级引导：系统存储器 + 主闪存
- 大数据存储：eMMC Flash（需外部接口支持）
选择存储类型时需综合考虑容量需求、读写频率、数据持久性及成本因素。例如，频繁写入的数据（如日志）适合存放在SRAM或eMMC中，而核心代码应存储在主闪存中。
存储器分类
根据数据是否在断电后保持，存储器件可分为易失性存储器（Volatile Memory）和非易失性存储器（Non-Volatile Memory）。以下是常见分类及典型代表：
1、掉电丢失的存储器（易失性）
| 类型 | 特点 | 应用场景 |
|---|---|---|
| SRAM（静态随机存储器） | 最快的存储器，无需刷新，功耗低 | CPU缓存、嵌入式系统高速数据存储 |
| DRAM（动态随机存储器） | 需要定期刷新，成本低、容量大 | 计算机内存（如DDR系列） |
| Cache（高速缓存） | 位于CPU与主存间，加速数据访问 | CPU内部L1/L2/L3缓存 |
| 寄存器（Register） | CPU内部的超高速存储单元 | 存储指令、运算数据 |
| 显存（VRAM） | 专门用于图形处理的高速SRAM/DRAM | 显卡帧缓存 |
2、掉电不丢失的存储器（非易失性）
| 类型 | 特点 | 应用场景 |
|---|---|---|
| ROM（只读存储器） | 出厂固化，不可修改 | 早期BIOS、嵌入式设备引导程序 |
| PROM（可编程ROM） | 一次性编程（熔断丝技术） | 早期工业控制程序存储 |
| EPROM（可擦除PROM） | 通过紫外线擦除，可多次编程 | 早期软件开发测试 |
| EEPROM（电可擦除ROM） | 字节级擦写，寿命约10万次循环 | 存储配置参数（如I2C接口器件） |
| Flash Memory | 块级擦写，寿命约10万次循环 | U盘、SSD、嵌入式设备程序存储 |
| NAND Flash | 高密度、低成本，需FTL管理坏块 | 手机存储、SD卡、eMMC |
| NOR Flash | 可直接执行代码（XIP），读写速度快 | 嵌入式系统主闪存（如STM32） |
| SSD（固态硬盘） | 基于Flash的高速存储设备 | 计算机硬盘替代 |
| 磁盘（HDD） | 机械旋转盘片，容量大、成本低 | 数据中心、大容量存储 |
| 磁带 | 顺序访问，容量极大、成本极低 | 冷数据归档 |
| 光盘（CD/DVD） | 激光读写，容量固定 | 数据存档、软件分发 |
3、特殊存储器
| 类型 | 特点 | 应用场景 |
|---|---|---|
| NVSRAM（非易失SRAM） | SRAM + 备用电池/电容 | 关键数据备份（如飞行记录仪） |
| FRAM（铁电存储器） | 高速读写（接近SRAM），低功耗 | 电表、医疗设备数据记录 |
| MRAM（磁阻存储器） | 高速、高寿命（10^15次循环） | 下一代内存替代技术 |
| PRAM（相变存储器） | 断电保持，读写速度介于Flash和DRAM之间 | 实验性存储技术 |
4、对比总结
| 特性 | 易失性存储器 | 非易失性存储器 |
|---|---|---|
| 掉电数据保存 | ❌ | ✅ |
| 读写速度 | 快（SRAM > DRAM） | 慢（Flash < HDD） |
| 擦写寿命 | 无限（理论） | 有限（Flash约10万次循环） |
| 成本/容量比 | 高（适合小容量高速场景） | 低（适合大容量存储） |
| 典型应用 | 程序运行时数据存储 | 程序/数据持久化存储 |
5、常见误区
- SSD vs HDD：SSD基于Flash（非易失），HDD基于磁盘（非易失），两者均为非易失性存储。
- Cache vs Flash：Cache（如CPU缓存）是SRAM（易失），而Flash（如U盘）是非易失性。
- eMMC vs RAM：eMMC属于嵌入式Flash（非易失），而设备RAM通常是DRAM（易失）。
选择存储器件时，需根据数据持久性需求、读写性能和成本综合考虑。