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存儲器(Memory)作為計算機系統的重要組成部分，可分為RAM,ROM?？梢允瞧瑑?，也可在片外。一般來說，片內容量小，速度較快一些，片外的容量大，速度較慢一些。

片內/片外是針對于MCU而言，而不同芯片廠家的MCU芯片，都可以采用同樣的內核，比如說CM3。

CM3提供了預先定義好的存儲器地址映射表，極大的方便了軟件在各種基于CM3的MCU間的移植。

1 存儲系統功能概覽

CM3 的存儲器系統與從傳統 ARM 架構的相比，已經脫胎換骨了：

第一，它的存儲器映射是預定義的，并且還規定好了哪個位置使用哪條總線。

第二， CM3 的存儲器系統支持所謂的“位帶”（ bit‐band）操作。

第三， CM3 的存儲器系統支持非對齊訪問和互斥訪問。這兩個特性是直到了 v7M 時才

出來的。

最后， CM3 的存儲器系統支持小端配置和大端配置。

2 存儲器映射

主要分為6大區域：

1 code區，存放指令，只讀不可改，一般是flash

2 sram區，存放數據，片內靜態ram，由芯片廠商決定使用多大的內存，可讀可寫

3 peripheral區，外設寄存器地址，由芯片廠商布局各式各樣的外部設備

4 external ram區，片外擴展ram，當片內資源不夠時，可進行擴展

5 external device區，片外擴展設備

6 private bus區，CM3內核的系統級組件，以及私有總線

3 位帶操作

位帶操作，在于通過訪問字的方式來訪問單個比特位，達到提高訪問效率以及原子操作的目的，同時具有消耗了多余內存的缺點。

擴展成字的區域稱之為位帶別名區(bit-band alias)。

支持單個比特位擴展成字的區域稱之為位帶區(bit-band)。

支持位帶操作的兩個內存區的范圍是：

0x2000_0000‐0x200F_FFFF（ SRAM 區中的最低 1MB）

0x4000_0000‐0x400F_FFFF（片上外設區中的最低 1MB）

擴展的對應關系：（n為位序號(0<= n <= 7)）

AliasAddr = 0x22000000+((A‐0x20000000)*8+n)*4 =0x22000000+ (A‐0x20000000)*32 + n*4;

’*8‘ 表示一個地址中存放了一個字節，一個字節中包含8位

’*4‘ 表示一個位擴展為32位的字，這樣的一個字包含4個字節

為什么能夠提高效率？

傳統的寫操作--讀，改，寫。包含這三步驟

位帶的寫操作--讀，寫。

傳統的讀操作--讀，移位，提取。包含這三步驟

位帶的讀操作--總線單次讀。

從以上匯編代碼可以看出，通過操作位帶別名區來操作位帶區中的單個比特位，匯編指令較少，CPU執行效率較高。

在 C 語言中使用位帶操作：

不幸的是，在 C 編譯器中并沒有直接支持位帶操作。比如， C 編譯器并不知道同一塊內存能夠使用不同的地址來訪問，也不知道對位帶別名區的訪問只對 LSB 有效(最低位有效，因為最終作用到的是位帶區的單個比特位，所以高位是無效的)。欲在 C 中使用位帶操作，最簡單的做法就是#define 一個位帶別名區的地址。例如：

#define DEVICE_REG0 ((volatile unsigned long *) (0x40000000))

#define DEVICE_REG0_BIT0 ((volatile unsigned long *) (0x42000000))

#define DEVICE_REG0_BIT1 ((volatile unsigned long *) (0x42000004))

*DEVICE_REG0 = 0xAB;

*DEVICE_REG0 = *DEVICE_REG0| 0x2; //使用傳統方法設置 bit1

*DEVICE_REG0_BIT1 = 0x1; // 通過位帶別名地址設置 bit1

這里注意的是關鍵字 volatile

volatile 本意是指”易變的“，目的在于告訴編譯器：”這個變量(內存區域)是容易改變的，不要進行編譯優化(存放在寄存器中，或者cache中,來提高執行效率)“。因為一旦優化了，CPU每次對這塊區域的訪問不再是如實的讀寫內存，而是與寄存器(或cache)進行數據交互，最后才把結果寫回內存，這樣的話，若其他地方對該內存進行的修改，將不能被及時知曉，從而導致數據丟失或出錯。

4 非對齊訪問

在ARMv6之前，是不支持非對齊訪問的，一旦非對齊訪問，將引發異常。

在CM3(ARMv7-M)中，支持非對齊訪問，但是，非對齊的數據傳送只發生在常規的數據傳送指令中，如 LDR/LDRH/LDRSH/STR。

其它指令則不支持，包括：

1 多個數據的加載/存儲(LDM/STM)

2 堆棧操作 PUSH/POP。堆棧指針SP(R13)的最低兩位默認為0,也就是表示了四字節對齊

3 互斥訪問(LDREX/STREX)。如果非對齊會導致 fault

4 位帶操作。因為只有 LSB 有效，非對齊的訪問會導致不可預料的結果。

關鍵字：ARM Cortex-M3 存儲器系統引用地址：【ARM】Cortex-M3 存儲器系統

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