单片机可以从Flash中直接运行代码的原理

【一分钟聊嵌入式】摘要

本期的【一分钟聊嵌入式】旨在精简地解释嵌入式相关话题。本文讨论了CPU工作原理和MCU（单片机）直接从Flash运行代码的原理。

本期话题

澄清了CPU取指令是从RAM而非ROM获取，特别是对于X86或ARM-A芯片的情况。此外，进一步讨论了单片机如何直接从Flash执行代码，不需要将代码加载到RAM中。

单片机程序存储和执行原理

对于PC，程序在执行时从磁盘加载到内存中。对于单片机，程序代码存储在ROM中，且无需加载到RAM即可执行。这一过程的关键技术是XIP（eXecute In Place），即CPU直接从存储器读取和执行指令。

XIP技术原理

XIP允许应用程序直接在Flash中运行，减少了对内存的要求。为实现XIP，存储器需要提供类似内存的接口，且具备快速读取和随机访问能力。NOR Flash由于其结构特性，能满足这些要求，使得CPU能够直接从中读取指令。

单片机的执行效率

以Cortex-M3内核单片机为例，其内部Flash通过AHB总线连接，允许CPU通过ICode总线直接读取指令。某些单片机为了提高效率，还提供了指令预取缓冲区，使得CPU可以在更高的主频下工作，从而提高获取和执行指令的速率。

嵌入式系统代码执行方式

介绍了嵌入式系统中代码执行的三种方式：完全映射、按需分页和XIP。XIP方式在系统启动时不会将代码复制到RAM，而是直接在非易失性存储位置执行，仅在RAM中存放变化的数据。

文章鼓励读者参与讨论关于程序执行的话题，并感谢阅读。

结语

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一起学嵌入式

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