RAM中运行程序@120MHz, STC32G144K246 | 从QSPI直接运行程序开发中

王***

STC32G144K246 用户手册
https://www.stcaimcu.com/data/do ... t/STC32G144K246.pdf

51, RAM中运行程序@120MHz, STC32G144K246 | 从QSPI直接运行程序开发中
本例程使用内部24MHz高速时钟，经过HPLL1倍频到120MHz后，给系统时钟使用

另有实际测试：同样的一段计算函数（1000次整数乘法和加法），计算时关闭总中断
主程序120MHz消耗了200us，
而在RAM内运行消耗了124us（此时变量被设置到了edata区域，相比主程序的xdata区域存取快），速度提高了38%
补充：这个差距经查，并非是由RAM和FLASH运行速度差距导致的，而是由于内存模式的设置导致的（WTST在FLASH运行和RAM都可设置）
这里得到一个结论：如果需要使用循环大量计算时，且对时间较为敏感的实时性需求，建议定义变量到edata区域

程序拥有两种方式来载入RAM程序，一种是同一个工程中，通过对函数取地址来获取程序内容。这种方法在调用其他函数的时候，本质还是会跳转回到FLASH部分运行
第二种是使用独立的工程来编译RAM中需要运行的程序，这部分通过设置程序整体偏移地址为0x800000实现，同时通过hex2bin.exe实现自动转为bin文件，这个编译后的bin文件通过“打开EEPROM文件”载入即可使用


使用同一工程的方式，效果是P32和P35闪烁，长按P32按键后，P32、P35停止闪烁。这部分程序是主程序，非RAM内运行
如果按下P33按键，则跳转到RAM内运行程序，效果是P6上持续自减数值，也就是二进制不断刷新显示。




使用不同工程的方式，主程序运行效果和上面所述一致
但是如果按下P33按键，程序跳转到RAM内运行程序，效果是P60持续闪烁


需要注意的是，使用不同工程的情况下，需要手动设定ECALL跳转地址
具体操作为打开独立的RAM_EXE工程：
选择模拟仿真后点击仿真按钮

然后查看main函数内第一行的语句所在地址：这里是0x80:000f，将这个地址回填到主程序内的绝对地址跳转调用上即可



注意事项：
在CKCON的最高位bit7中RAMEXE中

如果RAMEXE设置为0时，可以通过03:0000H~03:0FFFH的far地址读写，此时可以认为是拓展的xdata地址
这个时候不可以读800000H~800FFFH，否则会造成错误，进而导致卡死（因为800000H~800FFFH属于ecode，本来也不让写）


如果RAMEXE设置为1时，可以通过80:0000H~80:0FFFH地址来读内容
这个时候写03:0000H~03:0FFFH，写入内容不会生效，读取内容也和实际内容不符（作为保护程序的一个措施，如果需要更改程序，需要将RAMEXE重新设置为0）


简单科普：
far类型是用来定义变量/常量的，
不同于xdata这种自带偏移的地址（char xdata a _at_ 0;的实际地址是01:0000H）
far类型类似一种绝对地址，是从00:0000H开始的，覆盖edata和xdata部分


以下为keil 帮助文档的解释：
far
远存类型可用于变量和常量。此内存使用24位地址访问，可以是片上或外部的。
对于变量，远存内存限制为16M。对象限制为64K，并且不能跨越64K边界(链接器确保这一点)。声明为far的变量位于HDATA内存类别中。
对于常量(ROM变量)，远区内存被限制为16M。对象被限制为64K，且不能跨越64K的边界(链接器会确保这一点)。声明为远区的常量变量位于HCONST组中。

以下是程序下载链接：
STC32G144K246-RAM运行程序测试.zip (182.38 KB, 下载次数: 8)

3 天前 上传

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以下是程序内容：

#include "STC32G.H"
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
#include "string.h"


//本例程使用CHIPID内预置参数，设置HIRC为24MHz
//使用HPLL1，提供60Mhz，80Mhz，120Mhz的设置例程
#define Fosc_60Mhz 0 //系统时钟为60Mhz
#define Fosc_80Mhz 1 //系统时钟为80Mhz
#define Fosc_120Mhz 2//系统时钟为120Mhz

#define Main_Fosc Fosc_120Mhz //设置系统时钟为120Mhz

void CLK_Init(void);                                //设置系统时钟，由Main_Fosc定义设置
void Timer0_Init(void);                        //定时器0初始化函数
void Io_Init(void);                                        //I/O口初始化函数，设置P32为开漏+打开内部上拉电阻模式
void Uart1_Init(void);                        //串口初始化函数，115200bps
void uart_send(int num);
bit P32_OUT = 1;                                                //用于确定输出电平
char uart_buff[64] = {0};

void Delay100ms(void)        //@120MHz
{
        unsigned long edata i;

        _nop_();
        _nop_();
        i = 2999998UL;
        while (i) i--;
}

char far ROM_EXE[4096] _at_ 0x800000;                                                                                //指定ROM_EXE地址
char ecode CODE_RAM_FLASH[4096] _at_ 0xfc2800;                                        //指定CODE_RAM_FLASH地址
char volatile far RAM_EXE[4096] _at_ 0x030000;                                        //指定RAM_EXE地址

//用于运行RAM区域的函数
void exeram_code() 
{
    while (1)
    {
        P6--;
        Delay100ms();
    }
}

void main(void)
{
        int i;
        EAXFR = 1;                                        //使能访问扩展RAM区特殊功能寄存器（XFR）
        CKCON &= ~0x07;                        //清空[2:0]，设置外部数据总线等待时钟为0（最快），默认为7
        CLK_Init();                                        //设置HPLL时钟为指定频率
        Timer0_Init();                        //初始化定时器0，50毫秒@120MHz
        Uart1_Init();                                //串口初始化函数，115200bps
        Io_Init();                                        //初始化I/O口，设置P32等效为原准双向口模式（开漏模式+打开内部上拉电阻）
        EA = 1;                                                        //打开总中断
        CKCON &= ~0x80;
        for (i = 0; i < 4096; i++)RAM_EXE[i] = ((char far *)&exeram_code)[i]; //同一程序下的RAM程序运行
        //for (i = 0; i < 4096; i++)RAM_EXE[i] = ((char far *)&CODE_RAM_FLASH)[i]; //独立程序下的RAM程序运行
        while(1)
        {
                //用户程序
                for (i = 0; i < 20; i++)uart_send(sprintf(uart_buff, "%02bx ", RAM_EXE[i]));//串口打印RAM内容的前20位
                uart_send(sprintf(uart_buff, "\n"));
                if(P33==0){
                        CKCON |= 0x80;                                        //切换到ROM运行方式
                        _nop_();                //add 2 nops here at least
                        _nop_();
                        _nop_();
                        _nop_();
                        //((void (far *)())&ROM_EXE)();//通过数组跳转
                        ((void (far *)())0x800000)();//通过绝对地址跳转，等效位为SP->0x800000
                        //((void (far *)())0x80000f)();//独立程序通过绝对地址跳转，需要通过仿真查看独立程序的起始地址
                }//跳转到RAM地址
                Delay100ms();
        }
}


bit uart_flag = 0;
void send_dat(char c)
{
        uart_flag = 1;
        SBUF = c;
        while(uart_flag);
}
int data dat_len = 0;
void uart_send(int num)
{
        for(dat_len = 0; dat_len<num; dat_len++)
        {
                send_dat(uart_buff[dat_len]);
        }
}
void Uart1_Isr(void) interrupt 4
{
        if (TI)                                //检测串口1发送中断
        {
                TI = 0;                        //清除串口1发送中断请求位
                uart_flag = 0;
        }
        if (RI)                                //检测串口1接收中断
        {
                RI = 0;                        //清除串口1接收中断请求位
        }
}

void Uart1_Init(void)        //115200bps@120MHz
{
        SCON = 0x50;                //8位数据,可变波特率
        AUXR |= 0x40;                //定时器时钟1T模式
        AUXR &= 0xFE;                //串口1选择定时器1为波特率发生器
        TMOD &= 0x0F;                //设置定时器模式
        TL1 = 0xFC;                        //设置定时初始值
        TH1 = 0xFE;                        //设置定时初始值
        ET1 = 0;                        //禁止定时器中断
        TR1 = 1;                        //定时器1开始计时
        ES = 1;                                //使能串口1中断
}


char data off_t0_cnt = 0;
void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
        if(P32_OUT == 1&&P32 == 0&&off_t0_cnt<100)off_t0_cnt++;        //判断外部P32按键按下一定时间时，关闭定时器0
        if(off_t0_cnt>5){TR0 = 0;}//注：仅在P32输出为1的时候，外部的按键按下才能被读到
        P32_OUT = ~P32_OUT;//每隔10ms亮/灭切换一次
        P32 = P32_OUT;                //将输出电平给P32管脚
}

void Timer0_Init(void)                //50毫秒@120MHz
{
        TM0PS = 0x5B;                        //设置定时器时钟预分频 ( 注意:并非所有系列都有此寄存器,详情请查看数据手册 )
        AUXR |= 0x80;                        //定时器时钟1T模式
        TMOD &= 0xF0;                        //设置定时器模式
        TL0 = 0x3F;                                //设置定时初始值
        TH0 = 0x01;                                //设置定时初始值
        TF0 = 0;                                //清除TF0标志
        TR0 = 1;                                //定时器0开始计时
        ET0 = 1;                                //使能定时器0中断
        T0CLKO = 1;                        //使能P35输出定时器溢出时钟
}

void Io_Init(void)
{
        P3M0 = 0x26; P3M1 = 0xdd; 
        P3PU = 0x0d; 
        P3SR = 0xdc; 
        P3DR = 0xdc; 
        P6M0 = 0xff; P6M1 = 0x00; //推挽输出，P6，PWM
        P6SR = 0x00; //转换速度和驱动电流最大，P6
        P6DR = 0x00; 
}

void Delay10ms(void)        //@120MHz
{
        unsigned long edata i;

        _nop_();
        _nop_();
        i = 299998UL;
        while (i) i--;
}

void CLK_Init(void)
{
        #if Main_Fosc == Fosc_120Mhz
        WTST = 4;CLKDIV = 2;                 //设置系统时钟=480MHz/2/2=120MHz，（因为CLKSEL选择时，已经将HPLL/2了）
        #elif Main_Fosc == Fosc_80Mhz
        WTST = 3;CLKDIV = 3;         //设置系统时钟=480MHz/2/3=80MHz
        #elif Main_Fosc == Fosc_60Mhz
        WTST = 2;CLKDIV = 4;         //设置系统时钟=480MHz/2/4=60MHz
        #endif
        //以下为超过60MHz时，系统时钟使用HPLL方式提供
        VRTRIM = CHIPID22;                //载入27MHz频段的VRTRIM值
        IRTRIM = CHIPID12;                //指定当前HIRC为24MHz，此时会覆盖掉ISP设置的时钟频率
        IRCBAND &= ~0x03;                        //清空频段选择
        IRCBAND |= 0x01;                        //选择27Mhz频段
        HPLLCR &= ~0x10;            //选择HPLL输入时钟源为HIRC
        HPLLPDIV = 4;                                        //24MHz/4=6MHz,需要保证输入HPLL的时钟在6MHz附近
        HPLLCR |= 0x0e;             //HPLL=6MHz*80=480MHz
        HPLLCR |= 0x80;             //使能HPLL
        Delay10ms();
        CLKSEL &= ~0x03;                        //BASE_CLK选择为HIRC，用以提供给HPLL
        CLKSEL &= ~0x0c;                        //清空主时钟源选择
        CLKSEL |= 1<<2;                                //设置主时钟源为内部 HPLL1 输出/2
}
复制代码

神***

https://www.stcaimcu.com/data/do ... t/STC32G144K246.pdf

运行程序的 i-Cache 是 512字节；
内部 程序存储器 是 128位宽度；
特别设计的能运行程序的 SRAM 是 4K 字节；

4K 字节能运行程序的 SRAM 的地址：
code, 80:0000H，从这个地址可以运行程序，但不能改写；

但要写入这段地址的 RAM,
xdata, 03:0000H，从这个地址不可以运行程序，但可以改写；
这个特殊设计：应该是为了防止误改写 80:0000H 这个地址开始的程序

zxcv***

1000次整数乘法和加法的测试程序也发上来吧

王***

zxcv*** 发表于 2025-10-29 10:57
1000次整数乘法和加法的测试程序也发上来吧

STC32G144K246 计算1000次，运行速度差距.zip (184.59 KB, 下载次数: 3)

前天 11:52 上传

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好的，以上是计算速度测试程序，可以通过示波器测量P32引脚上的高电平宽度看到
默认是主程序，按下P33时切换到RAM内运行，1000次计算过程中关闭EA总中断，防止中断影响时间统计
我这的数据是主程序内运行200us，RAM内运行124us

补充：这个差距经查，并非是由RAM和FLASH运行速度差距导致的，而是由于内存模式的设置导致的（WTST在FLASH运行和RAM都可设置）
这里得到一个结论：如果需要使用循环大量计算时，且对时间较为敏感的实时性需求，建议定义变量到edata区域

zxcv***

王*** 发表于 2025-10-29 11:54
好的，以上是计算速度测试程序，可以通过示波器测量P32引脚上的高电平宽度看到
默认是主程序，按下P33时 ...

STC32G144K246指令缓存效率还可以，1000次计算循环在120MHz闪存运行下能做到零等待，200us循环1000次相当于1个循环要24个时钟，正好等于零等待下的指令时钟数