STM32固件库编程：存储器映射及地址分配

计算机对所有设备的管理都是通过地址进行操作的。每个设备都具有自己唯一的地址，但每一个设备只是一个元件，本身不具备地址信息，它们的地址由芯片厂商分配。给存储器分配地址的过程，称为存储器映射。

如图0-9所示，被控总线连接的是Flash、RAM和片上外设。这些存储器与外设的功能部件共同排列在一个4GB的地址空间内。如何分配这些设备与4GB的地址空间呢？在这4GB的地址空间中，ARM已经粗略地平均分成了8个块，每个块为512MB，每个块也都规定了用途，如图0-9所示。当然，并不是所有地址都会用完，那些未分配给片上存储器和外设的所有存储区域均被视为“预留区”。

图0-9　STM32F4的寄存器映射分布

这里简要地把8个块映射的内容列成表0-3。在这8个块里面有3个块是最重要的：Block0用来设计成映射内部Flash；Block1用来设计成映射内部SRAM；Block2用来设计成映射片上外设。这3个块正好是存储设备与片上外设的地址，是用户编写程序的核心部分。

表0-3　4GB地址空间映射内容及范围

（1）Block0。Block0主要用于设计片内的Flash存储程序代码，相当于单片机的ROM、计算机的硬盘。F4系列片内Flash最大的是1MB，STM32F407ZGT内置的Flash也是1MB。受成本限制，这个级别的处理器不会内置很大容量的Flash，而这个块有512MB容量的地址，因此很多地址都是预留的，其分布如表0-4所示。0x0800 0000～0x080F FFFF是STM32F407ZGT内置Flash所使用的地址范围，正好是1MB。这段地址是程序下载所存放的位置。

表0-4　Block0的地址分布

（2）Block1。Block1用于设计片内的SRAM，相当于计算机的内存。F407内部SRAM的大小为128KB，其中SRAM1为112KB，SRAM2为16KB。Block1的地址分布具体见表0-5。

表0-5　Block1的地址分布(www.xing528.com)

（3）Block2。Block2用于片上的外设。根据外设的总线速度不同，Block2被分成了APB和AHB两部分，其中APB又被分为APB1和APB2，AHB又被分为AHB1和AHB2，具体见表0-6。另外，AHB还包含一个AHB3。Block3／Block4／Block5用于AHB3，不属于片上外设，AHB3包含的3个Block用于扩展外部存储器，如SRAM、NOR Flash和NAND Flash等。

表0-6　Block2的地址分布

很多读者对AHB与APB的概念很模糊，因此这里对它们再作一些说明。

AHB（Advanced High Performance Bus，高级高性能总线）可以认为是一种“系统总线”，主要用于高性能模块（如CPU、DMA和DSP等）之间的连接。

APB（Advanced Peripheral Bus）是一种外围总线，主要用于低带宽的周边外设之间的连接，如UART、SPI等外设接口。APB总线架构不像AHB支持多个主模块，在APB里面唯一的主模块就是APB桥。APB桥再往下，APB2负责A／D、I／O、高级TIM、串口1，APB1负责D／A、USB、SPI、I2C、CAN、串口2345、普通TIM。

有了寄存器映射，所有的设备都有唯一的地址与之对应。要操作这些设备，只需访问其地址即可。在访问地址时，有一个技巧是记住基地址，使用相对设备的偏移量进行访问，对总线亦是如此。表0-7是从APB1开始的基地址与其他总线偏移地址的对应关系。

表0-7　总线基地址

C语言的指针很容易通过基地址＋偏移量这样的计算进行组织运算，从而可以有效地进行访问。