如何在STM32開發(fā)中將堆配置到片外RAM？

電子設(shè)計聯(lián)盟 · 發(fā)表于 2024-11-24 08:03:00

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STM32 系列的片上 RAM（內(nèi)部 SRAM）通常在幾十到幾百 KB 范圍內(nèi)，對于需要大量內(nèi)存的應(yīng)用（例如圖像處理、大量數(shù)據(jù)緩存、或復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理等），這些片內(nèi) RAM 往往不夠用。

而使用片外 RAM，可以讓系統(tǒng)擁有更大容量的堆區(qū)域，滿足內(nèi)存需求。

STM32 支持多種片外 RAM，如：

SDRAM：速度快，容量大，適合頻繁訪問的應(yīng)用，但相對較復雜，通常需要較多的引腳。

SRAM：相對較慢但結(jié)構(gòu)簡單，適合中小容量需求。

PSRAM：成本低、接口簡單，適用于一些中等容量的需求。

選擇合適的片外 RAM 類型取決于應(yīng)用的具體需求、速度要求、預(yù)算及功耗要求等。
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STM32片外RAM接口與配置
STM32 大多通過以下接口訪問片外 RAM：

FSMC（Flexible Static Memory Controller）：適用于 STM32F1、STM32F4 系列，支持靜態(tài)存儲器（如 SRAM 和 PSRAM）。

FMC（Flexible Memory Controller）：通常用于 STM32F4、STM32F7、STM32H7 系列，支持 SDRAM 和 SRAM 等。

配置流程：

引腳配置：將 RAM 的地址線、數(shù)據(jù)線與 STM32 的相應(yīng)引腳連接，并通過 STM32CubeMX 或手動配置 GPIO。

時鐘配置：啟用 FMC/FSMC 控制器的時鐘。

初始化配置：在程序中設(shè)置時序、控制器參數(shù)，初始化外部 RAM。

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配置堆到片外 RAM
STM32 系統(tǒng)中堆的分配主要在鏈接文件（linker script）中進行。步驟如下：

修改鏈接文件
通常 .ld 文件（如 STM32F4xx.ld）定義了各個內(nèi)存段位置和大小。在默認情況下，堆通常在 RAM 段內(nèi)。

要將堆放到片外 RAM，可以新建一個內(nèi)存段并修改相關(guān)配置。

定義片外 RAM 段

MEMORY{ RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K EXTRAM (xrw) : ORIGIN = 0x60000000, LENGTH = 8M}
分配堆到 EXTRAM 段：在鏈接文件中添加以下內(nèi)容：

_estack = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM); /* 內(nèi)部RAM的堆棧頂 */_heap_base = ORIGIN(EXTRAM);_heap_size = LENGTH(EXTRAM);
修改系統(tǒng)初始化代碼
有些 STM32 平臺會在啟動文件（如 startup_stm32f4xx.s）或 C 文件中初始化堆位置。根據(jù)新的堆地址，確保系統(tǒng)初始化時設(shè)置正確的堆地址范圍。

在 STM32 的 AI 處理、圖像處理、無線通信等對內(nèi)存需求高的場景下，將堆放在片外 RAM 可以大幅度提升系統(tǒng)的可用內(nèi)存，使 STM32 適應(yīng)更復雜的任務(wù)。

由于片外 RAM 的速度通常不如片內(nèi) RAM 快，建議使用片外 RAM 存儲相對大而少頻繁訪問的數(shù)據(jù)，片內(nèi) RAM 存儲實時性要求高的數(shù)據(jù)。

可以通過 DMA 訪問片外 RAM，降低 CPU 的負載，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

監(jiān)控和調(diào)試外部 RAM 的分配情況（如 STM32CubeIDE 的實時內(nèi)存監(jiān)視器）可以確保分配正常、數(shù)據(jù)完整性良好。