Arduino - 关于内存

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Arduino 328p 用的芯片 属于 哈弗结构，他把存储区分为 三个部分：1. FLASH 程序存储区， 2. RAM 动态 内存,3. ROM 区 。他不同于 诺依曼 结构的  程序存储区  和  RAM  内存是在一起的。由于 程序存储区  和  RAM  内存 是分开的，于是就有了  32K 的 FLASH 程序存储区 和  2K 的 RAM 动态内存，当然还有 ROM .32K 的 FLASH 程序存储区 是存放 你的 经过 编译的 程序本体。 2K 的 RAM 动态内存 是存放 程序运行时 需要的 临时 变量。由于 Arduino 本初的 想发是 给那些 非 计算机专业的 设计者们 使用的，所以他使用了人们习惯的思维方式来编程。于是他发明了很多自己专用的 指令（确切的说应该是 函数，或  宏替换 ），这样，就带来了 代码 不精练的 问题。当然 宏替换 没有问题。这不等于不 高效 和不 简练，因为 Arduino IDE  是 基于 C / C++ 的 编译器， C / C++ 在 编译时 还是做了很多 代码优化工作。我们看 几个 例子： Arduino IDE 版本 1.6.61.   编译一个  空 程序      void setup() {  // put your setup code here, to run once:}void loop() {  // put your main code here, to run repeatedly:}Arduino IDE  版本 1.6.6   显示的 编译结果：项目使用了 450 字节，占用了 (1%) 程序存储空间。最大为 30,720 字节。全局变量使用了9字节，(0%)的动态内存，余留2,039字节局部变量。最大为2,048字节。这个程序 什么也没有做，他也要占用 这么多 空间。 那是因为 他要 初始化 各个端口 和 很多 寄存器，还要 运行 上面那段 看起来像是 空代码 的代码。不信吗？看看     Arduino IDE    他 隐藏 包含的  main.cppint main(void)                        //  这是一段 c  程序{        init();        initVariant();#if defined(USBCON)        USBDevice.attach();#endif        setup();        for (;;) {                loop();                if (serialEventRun) serialEventRun();        }               return 0;}这就是 我们看得到   Arduino IDE  编程器的 初始 界面 ，别看他是 空的，但是 上面的代码是要 运行的。记住  这段 空代码 使用的 空间，我们再做 下面的 实验，给个 Arduino 自带的 经典代码，点亮 一颗 LED 灯。void setup() {  pinMode(13, OUTPUT);         //   将   D13   端口 设置为  输出， 因为 他上面 连着 一颗  LED 灯。}void loop() {  digitalWrite(13, HIGH);        //  将 D13 设为 高电平， 点亮 LED 灯。  delay(1000);                      //  延时 1秒  digitalWrite(13, LOW);       //   将 D13 设为 低电平， 关闭 LED 灯。  delay(1000);                     //   再 延时 1秒}编译他：项目使用了 1,030 字节，占用了 (3%) 程序存储空间。最大为 30,720 字节。全局变量使用了9字节，(0%)的动态内存，余留2,039字节局部变量。最大为2,048字节。这个程序 占用的空间是    1030 - 450 = 580 字节。   （本次编译 使用空间  1030 字节 -  空程序 使用空间 450 字节。）变量 占用的 RAM 空间 还是  9 字节，这是因为  上面的 4 个 看起来像变量数据 （13， OUTPUT ，HIGH，LOW ）其实都是 宏 替换，占用的是  FLASH 程序存储区。为了叙述方便，我们只改动 一条 语句。void setup() {  //   pinMode(13, OUTPUT);         //   注释掉 这一句，不让他 参与 编译}void loop() {  digitalWrite(13, HIGH);        //  将 D13 设为 高电平， 点亮 LED 灯。  delay(1000);                      //  延时 1秒  digitalWrite(13, LOW);       //   将 D13 设为 低电平， 关闭 LED 灯。  delay(1000);                     //   再 延时 1秒}再次 编译 他，看看  FLASH 程序存储区 占用情况。项目使用了 900 字节，占用了 (2%) 程序存储空间。最大为 30,720 字节。全局变量使用了9字节，(0%)的动态内存，余留2,039字节局部变量。最大为2,048字节。他比 上次 编译 节省了   1030 - 900 = 130 字节，而且他是 能工作的 ，只是 LED 灯 很暗 ，在很暗的地方可以看清他。为什么 他还能亮呢？ 因为 编译器在什么程序也不编译的时候，他还是要初始化 各个 端口的，这时 PB 端口 都被 初始化成 输入状态，AVR 的 芯片 在 端口为 输入状态时，给他写入 高电平，就启动了 上拉 电阻，电压从 正电源 通过 上拉电阻传递给了 LED ，尽管 电流非常小，但是他还是亮了。这也是 空程序 也要占用空间的原因。那么  pinMode(13, OUTPUT); 语句为什么要占用 130 字节的空间呢，因为 Arduino 指令 格式 是 16 比特，也就是 2 字节，参数 13 要用 2 字节，OUTPUT 要用 2 字节，调用   pinMode( ) 函数 要用 4 字节，剩下的 是 函数  pinMode( ) 本身 要占用的 空间，由于 IDE 版本 不一样， 函数 本身 要占用的 空间 也不一样，大家可以 试试。这个程序 不能正常 干活，我们换条指令 让他 正常 干活。看下面的程序：void setup() {  //   pinMode(13, OUTPUT);         //   注释掉 这一句，  改为 下面 一句    bitSet(DDRB,5);                       //   设置  PB 端口的    DDR   输出寄存器 第 5 位 为输出状态，（就是 D13 端口）}void loop() {  digitalWrite(13, HIGH);        //  将 D13 设为 高电平， 点亮 LED 灯。  delay(1000);                      //  延时 1秒  digitalWrite(13, LOW);       //   将 D13 设为 低电平， 关闭 LED 灯。  delay(1000);                     //   再 延时 1秒}编译一下，奇迹出现了，项目使用了 902 字节，占用了 (2%) 程序存储空间。最大为 30,720 字节。全局变量使用了9字节，(0%)的动态内存，余留2,039字节局部变量。最大为2,048字节。  bitSet(DDRB,5);     语句 只用了   2   字节 空间，而且和   pinMode(13, OUTPUT);   语句 干的事 同样的 活。这就是  Arduino ，他用 自己的 语言 方便了 我们，使我们能 很快 入门，但又使我们的程序 冗长，并且执行效率也不高。爱他，因为我们 很笨，恨他，因为我们嫌他 很笨。1. 代码的 种类 要尽可能的少，因为 每条 相同的函数 本身只占 一个空间，而每次 调用他 只占 很少的 空间，不信你可以多加几条    pinMode(  ,  ); 语句，看看他占用的空间是不是成倍增加。2. 最宝贵的是    RAM   空间，要尽量的 少用 全局 变量，因为 局部 变量 每次使用完后，他会释放 内存空间给其他变量使用。3. 相同功能，不同发布者，占用的空间不一样，比如：驱动  OLED 屏的库文件。 u8g  占用的空间最少， SSD1306  次之，Adafruit_SSD1306-master  占用空间最多。