單片機中空間和堆棧的意義

關于單片機的知識，體積龐大且結構復雜。初學者很容易陷入困境，最終失去對單片機的興趣。因此在學習單片機時一定要對基礎知識進行特別的鞏固。在本文中，小編將為大家介紹單片機地址空間以及堆棧的相關知識，下面大家就隨小編來一起看一看吧。

Data：可尋址片內ram0x00-0x7f

Bdata：可位尋址片內ram

Idata：可尋址片內ram，允許訪問全部內部ram0x00-0xff

Padata：分頁尋址訪問片外ram

Xdata：可尋址片外ram0x0000-0xffff

code--程序存儲區單片機存儲器分ROM跟RAM之分，RAM存放中間結果，數據和經常變換的代碼，ROM存放code。51單片機采用的是哈弗結構，即數據跟代碼擁有單獨的地址空間。存儲器可以分為程序存儲器(eerom，flash之類)，內部數據存儲器(ram)，SFR，位地址空間和外部數據存儲器。內部數據存儲器在物理上分為內部SRAM和特殊功能寄存器，而內部分為低(0x00-0x7f)和(0x80-0xff)，高128字節地址重復，需要不同的訪問方式。SFR用直接尋址方式，SRAM需要間接。這里SFR是寄存器，硬件上是中央處理器的內部組成部分，訪問速度很快。在低128B的SRAM，0x00-0x1f是4個通用工作寄存器，每組有R0-R7。使用哪一組，可以通過PSW中的RS1，RS0來配置。位尋址是在0x20-0x2f。

程序內存可以分為幾個區，棧區(stack)、堆區(Heap)、全局區(static)、文字常亮區、程序代碼區。程序編譯之后，全局變量，靜態變量已經分配好內存空間，在函數運行時，程序需要為局部變量分配棧空間，當中斷來時，也需要將函數指針入棧，保護現場，以便于中斷處理完之后再回到之前執行的函數。棧是從高到低分配，堆是從低到高分配。一般說的堆棧指的棧。堆棧又分硬堆棧和軟堆棧，硬堆棧即SP，從片內RAM的頂部向下生長。軟堆棧在硬堆棧跟全局變量區之間的空間，C51函數調用通過R0-R7和棧來實現。

為什么單片機啟動時，不需要用bootloader將代碼從ROM搬移到RAM，而ARM則需要。這里可以先看看單片機程序執行的過程，單片機執行分三個步驟，取執行---分析指令----執行指令。取指令的任務是：根據PC的值從程序存儲器讀出指令，送到指令寄存器。然后分析執行。這樣單片機就從內部程序存儲器去代碼指令，從RAM存取相關數據。要知道RAM取數的速度是遠高于ROM的，但是單片機因為本身運行頻率不高，所以從ROM取指令慢并不影響。而ARM不同，cpu運行的頻率高，遠大于從ROM讀寫的速度，所以一般有操作系統，都需要將代碼部分拷貝到RAM中再執行。

本文針對單片機的地址和堆棧分別進行了介紹。給出了一些必須進行理解的名詞定義，并在文章最后給出了一種單片機啟動時為何不需要將代碼從ROM搬移到RAM的解釋。希望大家在閱讀過本文之后能夠有所收獲。