ROM与RAM 单片机上电后是怎么一步步履行的

ROM：(Read Only Memory)程序存储器
在单片机中用来存储程序数据及常量数据或变量数据，但凡c文件及h文件中一切代码、全局变量、局部变量、’const’限定符界说的常量数据、startup.asm文件中的代码(相似ARM中的bootloader或许X86中的BIOS，一些低端的单片机是没有这个的)通通都存储在ROM中。
RAM：(Random Access Memory)随机拜访存储器
用来存储程序中用到的变量。但凡整个程序中，所用到的需求被改写的量，都存储在RAM中，“被改动的量”包括全局变量、局部变量、仓库段。
程序经过编译、汇编、链接后，生成hex文件。用专用的烧录软件，经过烧录器将hex文件烧录到ROM中(究竟是怎样将hex文件传输到MCU内部的ROM中的呢?)，因而，这个时分的ROM中，包括一切的程序内容：不管是一行一行的程序代码，函数中用到的局部变量，头文件中所声明的全局变量，const声明的只读常量，都被生成了二进制数据，包括在hex文件中，悉数烧录到了ROM里边，此刻的ROM，包括了程序的一切信息，正是由于这些信息，“辅导”了CPU的一切动作。
或许有人会有疑问，已然一切的数据在ROM中，那RAM中的数据从哪里来?什么时分CPU将数据加载到RAM中?会不会是在烧录的时分，现已将需求放在RAM中数据烧录到了RAM中?
要答复这个问题，首要有必要清晰一条：ROM是只读存储器，CPU只能从里边读数据，而不能往里边写数据，掉电后数据仍然保存在存储器中;RAM是随机存储器，CPU既能够从里边读出数据，又能够往里边写入数据，掉电后数据不保存，这是条永久的真理，一直记挂在心。
清楚了上面的问题，那么就很简略想到，RAM中的数据不是在烧录的时分写入的，由于烧录结束后，拔掉电源，当再给MCU上电后，CPU能正常履行动作，RAM中照样有数据，这就阐明：RAM中的数据不是在烧录的时分写入的，一起也阐明，在CPU运转时，RAM中现已写入了数据。要害就在这儿：这个数据不是人为写入的，CPU写入的，那CPU又是什么时分写入的呢?听我娓娓道来。
上回提到，ROM中包括一切的程序内容，在MCU上电时，CPU开端从第1行代码处履行指令。这儿所做的作业是为整个程序的顺畅运转做好预备，或许说是对RAM的初始化(注：ROM是只读不写的)，作业使命有几项：
1、为全局变量分配地址空间—à假如全局变量已赋初值，则将初始值从ROM中拷贝到RAM中，假如没有赋初值，则这个全局变量所对应的地址下的初值为0或许是不确定的。当然，假如现已指定了变量的地址空间，则直接定位到对应的地址就行，那么这儿分配地址及定位地址的使命由“连接器”完结。
2、设置仓库段的长度及地址—à用C言语开发的单片机程序里边，遍及都没有涉及到仓库段长度的设置，但这不意味着不必设置。仓库段主要是用来在中止处理时起“保存现场”及“现场复原”的效果，其重要性显而易见。而这么重要的内容，也包括在了编译器预设的内容里边，的确省劲，可并不一定省心。平常怎样就没发现呢?古怪。
3、分配数据段data，常量段const，代码段code的开端地址。代码段与常量段的地址能够不论，它们都是固定在ROM里边的，不管它们怎样摆放，都不会对程序发生影响。可是数据段的地址就有必要得关怀。数据段的数据时要从ROM拷贝到RAM中去的，而在RAM中，既有数据段data,也有仓库段stack，还有通用的作业寄存器组。一般，作业寄存器组的地址是固定的，这就要求在肯定定址数据段时，不能使数据段掩盖一切的作业寄存器组的地址。有必要引起严峻重视。
这儿所说的“榜首行代码处”，并不一定是你自己写的程序代码，绝大部分都是编译器代庖的，或许是编译器自带的demo程序文件。由于，你自己写的程序(C言语程序)里边，并不包括这些内容。高档一点的单片机，这些内容，都是在startup的文件里边。仔细阅读，有优点的。
一般的做法是：一般的flashMCU是在上电时或复位时，PC指针里边的寄存的是“0000”，表明CPU从ROM的0000地址开端履行指令，在该地址处放一条跳转指令，使程序跳转到_main函数中，然后依据不同的指令，一条一条的履行，当中止发生时(中止数量也很有限，2~5个中止)，依照体系分配的中止向量表地址，在中止向量里边，放置一条跳转到中止服务程序的指令，如此如此，整个程序就跑起来了。决议CPU这样做，是这种ROM结构所形成的。
其实，这儿边，C言语编译器作了许多的作业，仅仅，你不知道罢了。假如你仔细阅读编译器自带的help文件就会知道许多的工作，这是对编译器了解最好的途径。
I/O口寄存器：
也是能够被改动的量，它被安排在一个特别的RAM地址，为体系所拜访，而不能将其他变量界说在这些方位。
中止向量表：
中止向量表是被固定在MCU内部的ROM地址中，不同的地址对应不同的中止。每次中止发生时，直接调用对应的中止服务子程序，将程序的进口地址放在中止向量表中。
ROM的巨细问题：
关于flash类型的MCU，ROM空间的巨细一般都是整字节的，即为ak*8bits。这很好了解，一眼就知道，ROM的空间为aK。可是，关于某些OTP类型的单片机，比如holtek或许sonix公司的单片机，常常看到数据手册上写的是“OTP progarming ROM 2k*15bit。。。。。”，或许会发生疑问，这个“15bit”认为是1个字节有余，2个字节又缺乏，那这个ROM空间究竟是2k，多于2k，仍是4k可是少了一点点呢?
这儿要清晰两个概念：一个是指令的位宽，另一个是指令的长度。指令的位宽是指一条指令所占的数据位的宽度;有些是8位位宽，有些是15位位宽。指令长度是指每条指令所占的存储空间，有1个字节，有2个字节的，也有3个字节乃至4个字节的指令。这个能够打个形象的比如：咱们做播送体操时，有许多动作要做，可是每个杂乱的动作都能够分化为几个简略的动作。例如，作为扩展运动时，咱们只听到播送里边喊“2、2、3、4、5、6、7、8”，而这儿每一个数字都代表一个指令，听到“3”这个指令后，咱们的头、手、腰、腿、脚别离作出不同的动作：两眼目视前方，左手叉腰，右手往上抬起，五指伸直天然并拢翻开，右腿伸直，左腿成弓步······等等一系列的分化动作，而要做完这些动作的指令只要一个“3”，要履行的动作却又许多，所以将多个分化动作合并成一个指令，而每个分化动作的“位宽”为15bits。实事上也的确如此，当在反汇编或许汇编时，能够看到，复合指令的确是有简略的指令组合起来的。
到此，答复前面那个问题，这个OTP的ROM空间应该是2K,指令位宽为15位。一般的，当指令位宽不是8的倍数时，则阐明该MCU的大部分指令长度是一个字节(注：该字节宽度为15位，不是8位)，极少数为2个或多个字节，尽管其总的空间少，可是其能容下的空间数据并不少。