AVR单片机内部有哪几种类型的被独立编址的存储器

　　AVR 系列单片机内部有三种类型的被独立编址的存储器，它们分别为：Flash 程序存储器、内部SRAM 数据存储器和EEPROM 数据存储器。
　　Flash 存储器为1K～128K 字节，支持并行编程和串行下载，下载寿命通常可达10，000 次。
　　由于AVR 指令都为16 位或32 位，程序计数器对它按字进行寻址，因此FLASH 存储器按字组织的，但在程序中访问FLASH 存储区时专用指令LPM 可分别读取指定地址的高低字节。
　　寄存器堆（R0～R31）、I/O 寄存器和SRAM 被统一编址。所以对寄存器和I/O 口的操作使用与访问内部SRAM 同样的指令。其组织结构如图2-1 所示。
　　图2-1 AVR SRAM 组织
　　32 个通用寄存器被编址到最前，I/O 寄存器占用接下来的64 个地址。从0X0060 开始为内部SRAM。外部SRAM 被编址到内部SRAM 后。
　　AVR 单片机的内部有64～4K 的EEPROM 数据存储器，它们被独立编址，按字节组织。擦写寿命可达100，000 次。
　　2.2 I/O 寄存器操作
　　I/O 专用寄存器（SFR）被编址到与内部SRAM 同一个地址空间，为此对它的操作和SRAM 变量操作类似。
　　SFR 定义文件的包含：
　　#include
　　io.h 文件在编译器包含路径下的avr 目录下，由于AVR 各器件间存在同名寄存器地址有不同的问题，io.h 文件不直接定义SFR 寄存器宏，它根据在命令行给出的 –mmcu 选项再包含合适的 ioxxxx.h 文件。
　　在器件对应的ioxxxx.h 文件中定义了器件SFR 的预处理宏，在程序中直接对它赋值或引用的方式读写SFR，如：
　　PORTB=0XFF;
　　Val=PINB;
　　从io.h 和其总包含的头文件sfr_defs.h 可以追溯宏PORTB 的原型
　　在io2313.h 中定义：
　　#define PORTB _SFR_IO8（0x18）
　　在sfr_defs.h 中定义：
　　#define _SFR_IO8（io_addr） _MMIO_BYTE（（io_addr） + 0x20）
　　#define _MMIO_BYTE（mem_addr） （*（volatile uint8_t *）（mem_addr））
　　这样PORTB=0XFF; 就等同于 *（volatile unsigned char *）（0x38）=0xff;
　　0x38 在器件AT90S2313 中PORTB 的地址
　　对SFR 的定义宏进一步说明了SFR 与SRAM 操作的相同点。
　　关键字volatile 确保本条指令不会因C 编译器的优化而被省略。
　　2.3 SRAM 内变量的使用
　　一个没有其它属性修饰的C 变量定义将被指定到内部SRAM，avr-libc 提供一个整数类型定义文件inttype.h，其中定义了常用的整数类型如下表：
　　定义值 长度（字节） 值范围
　　int8_t 1 -128～127
　　uint8_t 1 0～255
　　int16_t 2 -32768～32767
　　uint16_t 2 0～65535
　　int32_t 4 -2147483648～2147483647
　　uint32_t 4 0～4294967295
　　int64_t 8 -9.22*10^18～-9.22*10^18
　　uint64_t 8 0～1.844*10^19
　　根据习惯，在程序中可使用以上的整数定义。
　　定义、初始化和引用
　　如下示例：
　　uint8_t val=8; 定义了一个SRAM 变量并初始化成8
　　val=10; 改变变量值
　　const uint8_t val=8; 定义SRAM 区常量
　　register uint8_t val=10; 定义寄存器变量
　　2.4 在程序中访问FLASH 程序存储器
　　avr-libc 支持头文件：pgmspace.h
　　#include 《 avr/pgmspace.h 》
　　在程序存储器内的数据定义使用关键字 __attribute__（（__progmem__））。在pgmspace.h
　　中它被定义成符号 PROGMEM。
　　1． FLASH 区整数常量应用
　　定义格式：
　　数据类型 常量名 PROGMEM = 值 ;
　　如：
　　char val8 PROGMEM = 1 ;
　　int val16 PROGMEM = 1 ;
　　long val32 PROGMEM =1 ;
　　对于不同长度的整数类型 avr-libc 提供对应的读取函数：
　　pgm_read_byte（prog_void * addr）
　　pgm_read-word（prg_void *addr）
　　pgm_read_dword（prg_void* addr）
　　另外在pgmspace.h 中定义的8 位整数类型 prog_char prog_uchar 分别指定在FLASH
　　内的8 位有符号整数和8 位无符号整数。应用方式如下：
　　char ram_val; //ram 内的变量
　　const prog_char flash_val = 1; //flash 内常量
　　ram_val=pgm_read_byte（&flash_val）; //读flash 常量值到RAM 变量
　　对于应用程序FLASH 常量是不可改变的，因此定义时加关键字const 是个好的习惯。
　　2. FLASH 区数组应用：
　　定义：
　　const prog_uchar flash_array［］ = {0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}; //定义
　　另外一种形式
　　const unsigned char flash_array［］ RROGMEM = {0，1，2，3，4，5，6，7，8，9};
　　读取示例：
　　unsigend char I， ram_val;
　　for（I=0 ; I《10 ;I ++） // 循环读取每一字节
　　{
　　ram_val = pgm_read_byte（flash_array + I）;
　　… … //处理
　　}
　　2． FLASH 区字符串常量的应用
　　全局定义形式：
　　const char flash_str［］ PROGMEM = “Hello， world！”;
　　函数内定义形式：
　　const char *flash_str = PSTR（“Hello， world！”）;
　　以下为一个FLASH 字符串应用示例
　　#include
　　#include
　　#include
　　const char flash_str1［］ PROGMEM = “全局定义字符串”;
　　int main（void）
　　{
　　int I;
　　char *flash_str2=PSTR（“函数内定义字符串”）;
　　while（1）
　　{
　　scanf（“%d”，&I）;
　　printf_P（flash_str1）;
　　printf（“/n”）;
　　printf_P（flash_str2）;
　　printf（“/n”）;
　　}
　　}
　　2.5 EEPROM 数据存储器操作
　　#include 《AVR EEPROM.h》
　　头文件声明了avr-libc 提供的操作EEPROM 存储器的API 函数。
　　这些函数有：
　　EEPROM_is_ready（） //EEPROM 忙检测（返回EEWE 位）
　　EEPROM_busy_wait（） //查询等待EEPROM 准备就绪
　　uint8_t EEPROM_read_byte （const uint8_t *addr） //从指定地址读一字节
　　uint16_t EEPROM_read_word （const uint16_t *addr） //从指定地址一字
　　void EEPROM_read_block （void *buf， const void *addr， size_t n） //读块
　　void EEPROM_write_byte （uint8_t *addr， uint8_t val） //写一字节至指定地址
　　void EEPROM_write_word （uint16_t *addr， uint16_t val） //写一字到指定地址
　　void EEPROM_write_block （const void *buf， void *addr， size_t n）//写块
　　在程序中对EEPROM 操作有两种方式
　　方式一：直接指定EERPOM 地址
　　示例：
　　/*此程序将0xaa 写入到EEPROM 存储器 0 地址处，
　　再从0 地址处读一字节赋给RAM 变量val */
　　#include
　　#include 《AVR EEPROM.h》
　　int main（void）
　　{
　　unsigned char val;
　　EEPROM_busy_wait（）; //等待EEPROM 读写就绪
　　EEPROM_write_byte（0，0xaa）; //将0xaa 写入到EEPORM 0 地址处
　　EEPROM_busy_wait（）;
　　val=EEPROM_read_byte（0）; //从EEPROM 0 地址处读取一字节赋给RAM 变量val
　　while（1）;
　　}
　　方式二：先定义EEPROM 区变量法
　　示例：
　　#include
　　#include 《AVR EEPROM.h》
　　unsigned char val1 __attribute__（（section（“.EEPROM”）））;//EEPROM 变量定义方式
　　int main（void）
　　{
　　unsigned char val2;
　　EEPROM_busy_wait（）;
　　EEPROM_write_byte （&val1， 0xAA）; /* 写 val1 */
　　EEPROM_busy_wait（）;
　　val2 = EEPROM_read_byte（&val1）; /* 读 val1 */
　　while（1）;
　　}
　　在这种方式下变量在EEPROM 存储器内的具体地址由编译器自动分配。相对方式一，数据在EEPROM 中的具体位置是不透明的。
　　为EEPROM 变量赋的初始值，编译时被分配到.EEPROM 段中，可用avr-objcopy 工具从.elf文件中提取并产生ihex 或binary 等格式的文件。
　　2.6 avr-gcc 段（section）与再定位（relocation）
　　粗略的讲，一个段代表一无缝隙的数据块（地址范围），一个段里存储的数据都为同一性质，如“只读”数据。as （汇编器）在编译局部程序时总假设从0 地址开始，并生成目标文件。最后ld（链接器）在连接多个目标文件时为每一个段分配运行时（run-time）统一地址。这虽然是个简单的解释，却足以说明我门为为什么用段。
　　ld 将这些数据块正确移动到它们运行时的地址。 此过程非常严格，数据的内部顺序与长度均不能发生变化。这样的数据单元叫做段，为段分配运行时地址叫再定位，此任务根据目标文件内的参考地址将段数据调整到运行时地址。
　　Avr-gcc 中汇编器生成的目标文件（object-file）至少包含四个段，分别为： .text 段、.data段 、 .bss 段和.EEPROM 段，它们包括了程序存储器（FLASH）代码，内部RAM 数据，和EEPROM 存储器内的数据。这些段的大小决定了程序存储器（FLASH）、数据存储器（RAM）、EEPROM 存储器的使用量，关系如下：
　　程序存储器（FLASH）使用量 = .text + .data
　　数据存储器（RAM）使用量 = .data + .bss ［+ .noinit］ + stack ［+ heap］
　　EEPROM 存储器使用量 = .EEPROM
　　一．.text 段
　　.text 段包含程序实际执行代码。另外，此段还包含.initN 和.finiN 两种段，下面详细讨论。
　　段.initN 和段.finiN 是个程序块，它不会象函数那样返回，所以汇编或C 程序不能调用。
　　.initN、.finN 和绝对段（absolute section 提供中断向量）构成avr-libc 应用程序运行框架，用户编写的应用程序在此框架中运行。
　　.initN 段
　　此类段包含从复位到main（）函数开始执行之间的启动（startup）代码。
　　此类段共定义10 个分别是.init0 到.init9。执行顺序是从.init0 到.init9。
　　.init0：
　　此段绑定到函数__init（）。用户可重载__init（），复位后立即跳到该函数。
　　.init1：
　　未用，用户可定义
　　.init2：
　　初始化堆栈的代码分配到此段
　　.init3：
　　未用，用户可定义
　　.init4：
　　初始化.data 段（从FLASH 复制全局或静态变量初始值到.data），清零.bss 段。
　　像UNIX 一样.data 段直接从可执行文件中装入。Avr-gcc 将.data 段的初始值存储到flash
　　rom 里.text 段后，.init4 代码则负责将这些数据复制SRAM 内.data 段。
　　.init5：
　　未用，用户可定义
　　.init6：
　　C 代码未用，C++程序的构造代码
　　.init7：
　　未用，用户可定义
　　.init8：
　　未用，用户可定义
　　.init9：
　　跳到main（）
　　avr-libc 包含一个启动模块（startup module），用于应用程序执行前的环境设置，链接时它被分配到init2 和init4 中，负责提供缺省中断程序和向量、初始化堆栈、初始化.data 段和清零.bss 段等任务，最后startup 跳转到main 函数执行用户程序。
　　.finiN 段
　　此类段包含main（）函数退出后执行的代码。
　　此类段可有0 到9 个， 执行次序是从fini9 到 fini1。
　　.fini9
　　此段绑定到函数exit（）。用户可重载exit（），main 函数一旦退出exit 就会被执行。
　　.fini8：
　　未用，用户可定义
　　.fini7：
　　未用，用户可定义
　　.fini6：
　　C 代码未用， C++程序的析构代码
　　.fini5：
　　未用，用户可定义
　　.fini4：
　　未用，用户可定义
　　.fini3：
　　未用，用户可定义
　　.fini2：
　　未用，用户可定义
　　.fini1：
　　未用，用户可定义
　　.fini0：
　　进入一个无限循环。
　　用户代码插入到.initN 或.finiN
　　示例如下：
　　void my_init_portb （void） __attribute__ （（naked）） /
　　__attribute__ （（section （“.init1”）））;
　　void my_init_portb （void）
　　{
　　outb （PORTB， 0xff）;
　　outb （DDRB， 0xff）;
　　}
　　由于属性section（“.init1”）的指定，编译后函数my_init_portb 生成的代码自动插入到.init1段中，在main 函数前就得到执行。naked 属性确保编译后该函数不生成返回指令，使下一个初始化段得以顺序的执行。
　　二．.data 段
　　.data 段包含程序中被初始化的RAM 区全局或静态变量。而对于FLASH 存储器此段包含在程序中定义变量的初始化数据。类似如下的代码将生成.data 段数据。
　　char err_str［］=”Your program has died a horrible death！”;
　　struct point pt={1，1};
　　可以将.data 在SRAM 内的开始地址指定给连接器，这是通过给avr-gcc 命令行添加
　　-Wl，-Tdata，addr 选项来实现的，其中addr 必须是0X800000 加SRAM 实际地址。例如 要将.data 段从0x1100 开始，则addr 要给出0X801100。
　　三．.bss 段
　　没有被初始化的RAM 区全局或静态变量被分配到此段，在应用程序被执行前的startup过程中这些变量被清零。
　　另外，.bss 段有一个子段 .noinit ， 若变量被指定到.noinit 段中则在startup 过程中不会被清零。将变量指定到.noinit 段的方法如下：
　　int foo __attribute__ （（section （“.noinit”）））;
　　由于指定到了.noinit 段中，所以不能赋初值，如同以下代码在编译时产生错误：
　　int fol __attribute__（（section（“.noinit”）））=0x00ff;
　　四．.EEPROM 段
　　此段存储EEPROM 变量。
　　Static unsigned char eep_buffer［3］ __attribute__（（section（“.EEPROM”）））={1，2，3};
　　在链接选项中可指定段的开始地址，如下的选项将.noinit 段指定位到RAM 存储器
　　0X2000 地址处。
　　avr-gcc 。.. -Wl，--section-start=.noinit=0x802000
　　要注意的是，在编译时Avr-gcc 将FLASH、RAM 和EEPROM 内的段在一个统一的地址空间内处理，flash 存储器被定位到0 地址开始处，RAM 存储器被定位到0x800000 开始处，EEPROM 存储器被定位到0X810000 处。所以在指定段开始地址时若是RAM 内的段或EEPROM 内的段时要在实际存储器地址前分别加上0x800000 和0X810000。
　　除上述四个段外，自定义段因需要而可被定义。由于编译器不知道这类段的开始地址，又称它们为未定义段。必需在链接选项中指定自定义段的开始地址。如下例：
　　void MySection（void） __attribute__（（section（“.mysection”）））;
　　void MySection（void）
　　{
　　printf（“hello avr！”）;
　　}
　　链接选项：
　　avr-gcc 。.. -Wl，--section-start=.mysection=0x001c00
　　这样函数MySection 被定位到了FLASH 存储器0X1C00 处。