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AVR存储器简介：

AVR 系列单片机内部有三种类型的被独立编址的存储器，它们分别为： 1、Flash 程序存储器（即：程序存储空间、闪存） 2、SRAM 数据存储器（即：动态内存） 3、EEPROM 数据存储器

单片机采用哈弗结构，将程序存储器和数据存储器分开，而数据存储器RAM通常比较小，而程序存储器Flash空间比较大，因此就需要将占用空间较大的不需要改变的数据放在Flash中。

比如需要单片机支持LCD显示文字，就需要一个庞大的字体库，可达到几kb，这么大的数据量放在RAM中是不合适的，只能放在Flash中。

pgmspace.h就提供了与之相关的读写操作。

问题导引:

编译Arduino程序时，会提示：

项目使用了 656 字节，占用了 (0%) 程序存储空间。最大为 253952 字节。全局变量使用了9字节，(0%)的动态内存，余留8183字节局部变量。最大为8192字节。

而我们编译时经常遇到的问题是：

项目使用了 4756 字节，占用了 (15%) 程序存储空间。最大为 30720 字节。全局变量使用了2246字节，(109%)的动态内存，余留-198字节局部变量。最大为2048字节。没有足够的内存；编译时出错。

【程序存储空间】剩余很多，而【动态内存】不足，导致无法成功写入。这个问题往往出现在声明了数据“较大”的常量特别是数组的情况下。

解决方案:

为解决这个问题，我们可以将本来应该写到【动态内存】的常量，写入【程序存储空间】，以达到节约【动态内存】空间的目的。

定义全局常量时，使用 PROGMEM 关键字，或使用 PROGMEM 数据类型，告诉编译器 “ 把这个信息存到程序存储空间 ”，而不是存到“ 动态内存 ”。

PROGMEM 关键字（或数据类型）使用到的库：pgmspace.h

#include 数据定义： const dataType variableName [] PROGMEM = {data0，data1，data3 ...}; // dataType- 任何变量类型 // variableName- 数据数组的名称程序存储空间FLASH是不可改变的，因此定义时加关键字const 是个好的习惯。

1、作为【全局】常量时，直接使用 PROGMEM 关键字即可， PROGMEM 关键字的位置比较随意，但为了Arduino早期版本的兼容性，推荐放到后面。如：

const char str1[] PROGMEM = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n" const PROGMEM char str2[] = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n" PROGMEM const char str3[] = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

2、作为【局部】常量时，需要配合 static 关键字使用，如：

const static char flash_str[] PROGMEM = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

3、另外一种定义形式，不用 PROGMEM 关键字，而是直接用 PROGMEM 数据类型，如：

const prog_char flash_str[] = "Hi, I would like to tell you a bit about myself.\n"

4、字符串常量的定义

// 全局定义形式： const char flash_str[] PROGMEM = “Hello, world!”; // 函数内定义形式： /* pgmspace.h提供了一个宏 PSTR 用来申明Flash中的字符串： # define PSTR(s) ((const PROGMEM char *)(s)) 所以，函数内可以采用下面的定义形式：*/ const char *flash_str = PSTR(“Hello, world!”); // 以下为应用示例： const char flash_str1[] PROGMEM = “全局定义字符串”; int main(void) { char *flash_str2=PSTR(“函数内定义字符串”); printf_P(flash_str1); printf_P(flash_str2); } 数据读取：

到这里，我们的程序还不能正常工作。因为当你向一个函数传递指向Flash的指针时，它会认为这是指向RAM的指针，从而在RAM中寻找数据，使得程序出错。所以还需要专门的函数来处理指向Flash的指针。数据保存到程序存储空间后，需要特殊的方法（函数）来读取：

1、非数组常量的读取方法 char ram_val; //存到 ram 内的变量 const PROGMEM flash_val = 1; // 存到 flash 内的常量 // 读取 ram_val = pgm_read_byte( &flash_val ); // 读 flash 常量值到 RAM 变量，参数使用【地址&】传递。 2、数组常量的读取方法 char displayInt; const char charSet [] RROGMEM = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; // 读取 for (int i = 0; i < 10; i++) { displayInt = pgm_read_byte(charSet + i); // 第一种方法 displayInt = pgm_read_byte(&charSet[i]); // 第二种方法 } 3、字符串复制方法

strcpy_P 函数负责从【程序存储空间】复制一个字符串到【动态内存】缓冲区"buffer"。注意：复制时要确保缓冲区足够大。

char buffer[30]; // 方式一 strcpy_P(buffer,PSTR("dGltQuY29t\r\n")); // 方式二 const char string_0[] PROGMEM = "This is a String"; strcpy_P(buffer, (char *)pgm_read_word(&string_0)); 相关的处理函数： // 数据读取函数 pgm_read_byte(addr) pgm_read_word(addr) pgm_read_dword(addr) pgm_read_float(addr) pgm_read_ptr(addr) // 字符串处理函数 void *memcpy_P(void *, const void *, size_t); char *strcat_P(char *, const char *); int strcmp_P(const char *, const char *)； char *strcpy_P(char *, const char *); 可以看到，字符串处理函数与标准处理函数一样，只是以_P结尾，它们的功能也是一样的。看这一句代码： strcmp_P("ram item", PSTR("flash item")); 这句代码用来比较两个字符串，第一个字符串”ram item”是申明在RAM中的，第二个字符串”flash item”通过宏PSTR申明在Flash中。关于使用F()宏：

通常我们都使用如下语句，进行串口输出：

Serial.print("Write something on the Serial Monitor");

但这样使用，每次调用时，都会先将数据保存在【动态内存】中。当我们要输出长的字符串时，就会占用很多的【动态内存】空间。使用 F() 就可以很好的解决这个问题，F() 可以将字符串轻松的保存在FLASH中。

Serial.print(F("Write something on the Serial Monitor that is stored in FLASH")); 关于数据读取 1、对于Flash中数组的处理，pgmspace.h也提供了几个宏： pgm_read_byte(addr) pgm_read_word(addr) pgm_read_dword(addr) pgm_read_float(addr) pgm_read_ptr(add)

分别用来读取地址addr处的1、2、4个字节和读取浮点数。考虑这样一个问题，Flash中保存着若干个字符串，每个字符串的地址又以数组形式保存在Flash中，即：

const char *s1 PROGMEM = "s1";const char *s2 PROGMEM = "s2";const char* strPointer[] PROGMEM = {s1, s2};

要如何比较s1和s2呢？首先需要读取两个字符串的地址，然后通过strcmp_P函数来比较字符串。要注意，这两个指针都是16位的，而不是8位！所以，代码应该是：

strcmp_P(pgm_read_word(&strPointer[0]),pgm_read_word(&strPointer[1]));

编译器会对这样的代码给出一个警告，因为pgm_read_byte()得到的是16位整形，而从函数原型中可以看到，函数需要的是指针，可以用两种方法消除这个警告：

(1)强制类型转换

strcmp_P(pgm_read_word((char*)&strPointer[0]), (char*)pgm_read_word(&strPointer[1]));

(2)使用另一个宏

strcmp_P(pgm_read_ptr(&strPointer[0]), pgm_read_ptr(&strPointer[1])); 2、读取数据的问题

之前说到，指针是16位的，能寻址64kB的地址空间。而在AVR的有些芯片上比如mega2560，Flash空间为256kB，超过64kB的空间将如何寻址呢？ pgmspace.h提供了两种Flash寻址的宏：

一种是采用16位地址的短地址寻址，最多寻址64kB：

pgm_read_byte_near(address_short) pgm_read_word_near(address_short) pgm_read_dword_near(address_short) pgm_read_float_near(address_short) pgm_read_ptr_near(address_short)

另一种是采用32位地址的长地址寻址，最多寻址4GB空间：

pgm_read_byte_far(address_short) pgm_read_word_far(address_short) pgm_read_dword_far(address_short) pgm_read_float_far(address_short) pgm_read_ptr_faraddress_short)

两种寻址在性能上有所差别，短地址寻址速度要快很多，而且64kB也足够使用了，因此默认使用短地址寻址：

#define pgm_read_byte(address_short) pgm_read_byte_near(address_short) #define pgm_read_word(address_short) pgm_read_word_near(address_short) #define pgm_read_dword(address_short) pgm_read_dword_near(address_short) #define pgm_read_float(address_short) pgm_read_float_near(address_short) #define pgm_read_ptr(address_short) pgm_read_ptr_near(address_short)

当必须寻址超过64kB空间时，可以手动的使用长地址寻址。

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