STM32内存大小与地址的对应关系以及计算方法

在计算机中要访问存储区，都是通过地址来进行访问的，包括所有的外设（比如串口、内存、硬盘等），都对应有一个访问地址，地址就相当于门牌号，有了门牌号，我们才知道操作的是哪一个区域、哪一个外设。

最被大家熟知的是计算机内存，计算机内存有4G、8G，16G等等，对于程序员而言，要在代码中操作这些内存，肯定得知道内存的地址，此外，还需要会计算 【地址】 与 【内存大小】 的 【计算方法】 与 【对应关系】。STM32作为微型计算机，原理也是一样。

本篇博客则以STM32F103为例，主要对地址的计算相关的问题进行阐述。

基本概念1：单位换算公式

基本概念2：在计算机中，一个地址，代表一个字节（1Byte）。 基本概念3：我们常说的8位机、16位机、32位机、64位机，指的是地址的长度。        即：地址最长可以有几个比特位，例如：8位机地址最长8个比特位，最大地址0xFF。 基本概念3含义详细解释如下：（备注：此处直接阐述结果，后面有详细的计算方法。）

比如：地址0x0000 0000就占一个字节，

   地址0x0000 0001也占一个字节，

   地址0x0000 0002也占一个字节，

       …

   地址0x0000 000F也占一个字节，

也就是说：

   0x0000 0000 - 0x0000 000F总共有16个地址，占16个字节。

可以推出公式：

   备注：十六进制1位 = 二进制4位，计算机只能识别二进制：1101 0101这种，所以要换算成二进制计算 { 0 x 0000 , 000 F = 0 b . . . . , 0000 , 1111 = 2 4 = 16 （个字节） \begin{cases} 0x0000,000F &= \quad 0b....,0000,1111\\ &= \quad 2^4 \\ &= \quad 16（个字节）\\ \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧​0x0000,000F​=0b....,0000,1111=24=16（个字节）​

公式1：地址 0xFF…FF (n个F)的地址大小为： 0 x F F . . . F F M e m o r y S i z e   =   2   ( 4   ∗   n ) \color{red}{ \boldsymbol{ 0xFF...FF \quad MemorySize \, = \, 2^{ \: (4 \, * \, n)} } } 0xFF...FFMemorySize=2(4∗n) 换句话说，其实就是换算成二进制格式以后，1占多少个bit，大小就为 【 2 b i t 】 \color{blue}【{2^{bit}} 】 【2bit】字节。因为十六进制1位，等价于二进制4位（如：F == 1111），所以n个F占 【 4 ∗ n 】 \color{blue}{【4 * n 】} 【4∗n】位，所以此公式为 【 2 ( 4 ∗ n ) 】 \color{blue}【{2^{(4 * n)}} 】 【2(4∗n)】

公式2：地址 0xmFF…FF (n个F)的地址大小，等价于(m + 1)个0xFF…FF大小之和

0 x m F F . . . F F M e m o r y S i z e = ( m + 1 ) ∗ 2   ( 4   ∗   n ) \color{red}{ \boldsymbol{ 0xmFF...FF \quad MemorySize = (m + 1) * 2^{ \: (4 \, * \, n)}\\ } } 0xmFF...FFMemorySize=(m+1)∗2(4∗n)

推导过程：0xmFF…FF可以拆分为(m+1)个0xFF…FF地址大小之和，即：

即：

{ 0 x m F F . . . F F M e m o r y S i z e = ( m + 1 ) ∗ 0 x F . . . F = ( m + 1 ) ∗ 2   ( 4   ∗   n ) \begin{cases} 0xmFF...FF \quad MemorySize &= (m + 1) * 0xF...F\\ &= (m + 1) * 2^{ \: (4 \, * \, n)}\\ \end{cases} {0xmFF...FFMemorySize​=(m+1)∗0xF...F=(m+1)∗2(4∗n)​ 举例： { 0 x 2 F F . . . F F M e m o r y S i z e = ( 2 + 1 ) ∗ 0 x 0 F . . . F = ( 2 + 1 ) ∗ 2   ( 4   ∗   n ) = 3 ∗ 2   ( 4   ∗   n ) \begin{cases} 0x2FF...FF \quad MemorySize &= (2 + 1) * 0x0F...F\\ &= (2 + 1) * 2^{ \: (4 \, * \, n)}\\ &= 3 * 2^{ \: (4 \, * \, n)}\\ \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧​0x2FF...FFMemorySize​=(2+1)∗0x0F...F=(2+1)∗2(4∗n)=3∗2(4∗n)​

公式3：地址 0xm00…00 (m后跟n个0)的地址大小等价于(m-1)个0xFF…FF之和，再加1 0 x   m 00...00 M e m o r y S i z e = m ∗ 2   ( 4   ∗   n ) + 1 \color{red}{ \boldsymbol{ 0x\,m00...00 \quad MemorySize = m * 2^{ \: (4 \, * \, n)} + 1\\ } } 0xm00...00MemorySize=m∗2(4∗n)+1

推导过程：

故： { 0 x   m 00...00 M e m o r y S i z e = 0 x ( m − 1 ) F . . . F + 1 B y t e = ( m − 1 )   个   0 x F . . . F + 1 B y t e = ( m − 1 + 1 ) ∗ 2   ( 4   ∗   n ) + 1 = m ∗ 2   ( 4   ∗   n ) + 1 \begin{cases} 0x \, m00...00 \quad MemorySize &= 0x(m-1)F...F \quad+ \quad1 \quad Byte \\ &= (m-1)\,个\,0xF...F \quad + \quad 1 \quad Byte \\ &= (m-1+1) * 2^{ \: (4 \, * \, n)}\quad + \quad1\\ &= m * 2^{ \: (4 \, * \, n)} \quad + \quad 1\\ \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧​0xm00...00MemorySize​=0x(m−1)F...F+1Byte=(m−1)个0xF...F+1Byte=(m−1+1)∗2(4∗n)+1=m∗2(4∗n)+1​

举例： { 0 x 200...00 M e m o r y S i z e = 0 x 1 F F . . . F F + 1 B y t e = ( 1 + 1 ) ∗ 2   ( 4   ∗   n ) + 1 B y t e = 2 ∗ 2   ( 4   ∗   n ) + 1 \begin{cases} 0x200...00 \quad MemorySize &=0x1FF...FF + 1 \quad Byte \\ &= (1+1) * 2^{ \: (4 \, * \, n)} + 1 \quad Byte \\ &= 2 * 2^{ \: (4 \, * \, n)} + 1\\ \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧​0x200...00MemorySize​=0x1FF...FF+1Byte=(1+1)∗2(4∗n)+1Byte=2∗2(4∗n)+1​

STM32是32位单片机，其地址范围为：0x0000 0000 ——0xFFFF FFFF

要查找每个外设对应的地址，可以在对应的用户手册的Memory mapping章节，查询各个外设对应的起始地址、结束地址（比如SPI、串口、IIC、Flash等），

例如下图中，可以查询到： 外设SPI1的地址范围为：0x4001 3000 —— 0x4001 3400 外设Flash的地址范围为：0x0800 0000 —— 0x0801 FFFF

我们在这里以Flash Memory为例，计算一下STM32F103系列单片机的Flash Memory大小。

                                                                      =  结尾地址 - 起始地址                                                                       =  0x0001,FFFF

故：STM32F103系列单片机最大Flash Memory最大可以达到128K的内存，查询手册，在Description章节，可以看到介绍如下图：

如蓝色阴影部分描述，Flash Memory最大可以达到128K，说明上述计算正确。

上述计算的地址范围为：0x0 0000——0x1 FFFF，大小为128K 可以平均分为两个部分，每个部分占64K：