如何在STM32开发中将堆配置到片外RAM？

电子设计联盟

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STM32 系列的片上 RAM（内部 SRAM）通常在几十到几百 KB 范围内，对于需要大量内存的应用（例如图像处理、大量数据缓存、或复杂的数据结构管理等），这些片内 RAM 往往不够用。

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而使用片外 RAM，可以让系统拥有更大容量的堆区域，满足内存需求。

STM32 支持多种片外 RAM，如：

SDRAM：速度快，容量大，适合频繁访问的应用，但相对较复杂，通常需要较多的引脚。

SRAM：相对较慢但结构简单，适合中小容量需求。

PSRAM：成本低、接口简单，适用于一些中等容量的需求。

* X8 ]4 i3 |3 |选择合适的片外 RAM 类型取决于应用的具体需求、速度要求、预算及功耗要求等。
9 F. ~5 D7 |& J5 l1 N! _; t1
STM32片外RAM接口与配置
STM32 大多通过以下接口访问片外 RAM：

FSMC（Flexible Static Memory Controller）：适用于 STM32F1、STM32F4 系列，支持静态存储器（如 SRAM 和 PSRAM）。

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

引脚配置：将 RAM 的地址线、数据线与 STM32 的相应引脚连接，并通过 STM32CubeMX 或手动配置 GPIO。

时钟配置：启用 FMC/FSMC 控制器的时钟。

初始化配置：在程序中设置时序、控制器参数，初始化外部 RAM。

; I9 H, c( t$ x7 }4 }1 L% H* ~8 {2
6 u( G# q3 Y* @$ ?. O配置堆到片外 RAM
STM32 系统中堆的分配主要在链接文件（linker script）中进行。步骤如下：
( t  U0 P" \0 c' s* F' _
修改链接文件
通常 .ld 文件（如 STM32F4xx.ld）定义了各个内存段位置和大小。在默认情况下，堆通常在 RAM 段内。

要将堆放到片外 RAM，可以新建一个内存段并修改相关配置。

定义片外 RAM 段
) O" c8 T/ q$ ~  S

MEMORY{    RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K    EXTRAM (xrw) : ORIGIN = 0x60000000, LENGTH = 8M}
' \5 y/ _: p* ^+ @/ i! M9 I# D分配堆到 EXTRAM 段：在链接文件中添加以下内容：

% E/ h( u3 Z4 O5 z4 N

_estack = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);   /* 内部RAM的堆栈顶 */_heap_base = ORIGIN(EXTRAM);_heap_size = LENGTH(EXTRAM);
修改系统初始化代码
1 p" {% `' O$ z$ a$ z/ \有些 STM32 平台会在启动文件（如 startup_stm32f4xx.s）或 C 文件中初始化堆位置。根据新的堆地址，确保系统初始化时设置正确的堆地址范围。
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在 STM32 的 AI 处理、图像处理、无线通信等对内存需求高的场景下，将堆放在片外 RAM 可以大幅度提升系统的可用内存，使 STM32 适应更复杂的任务。
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由于片外 RAM 的速度通常不如片内 RAM 快，建议使用片外 RAM 存储相对大而少频繁访问的数据，片内 RAM 存储实时性要求高的数据。
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可以通过 DMA 访问片外 RAM，降低 CPU 的负载，提高数据传输效率。
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监控和调试外部 RAM 的分配情况（如 STM32CubeIDE 的实时内存监视器）可以确保分配正常、数据完整性良好。
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