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一、前言

STM32H7S78-DK开发板跟常规开发板在工程配置上是有所不同的，主要是前者扮演着一个类MPU的角色，通常MCU已经集成有完备的Flash、RAM等资源，无需开发者进行Flash、RAM外设的初始化工作，在上电运行后程序会正常运行，能够进行程序调试、烧录。STM32H7S78-DK板载MCU Flash大小为64KB，超过这个容量的固件程序则无法烧录内部Flash。于是我们想到使用外部大容量Flash，如果使用外部Flash，则需要对外部Flash进行初始化并编写相应的Flash烧录算法。

二、

外挂的片外Flash如何能够Execute in place呢？这里需要满足以下几个条件：

片外Flash提供和RAM相似的数据交互接口；

和RAM有着一个数量级的读取速度；

存储空间连续即支持线性存储；

满足以上条件的Flash类型只能是、NOR Flash，而STM32H7S78-DK板载片外Flash正是1Gbit Octo-SPI NOR Flash，容量为128MB。

而NAND Flash不满足XIP需求的原因在于，它的读取速度相比NOR FLASH/RAM慢一个数量级，另外也需要额外提供驱动接口。

1.Nor Flash适用于需要快速启动和执行代码的场景，如嵌入式系统，

而Nand Flash适用于需要大容量数据存储的场景，如存储卡和固态硬盘。

2. 访问速度： Nor Flash的随机访问速度相对较快，而Nand Flash的顺序读取速度较慢

现在言归正传，MCU可以联合NOR Flash实现XIP，那么具体的XIP执行流程是怎么样的？

可以使用以下图片来说明：

在非XIP处理中，CPU的指令缓存、数据缓存单元通过内存来间接读取flash内的指令(代码)与数据。右边的XIP则是指令直接从FLash读取并就地开始执行指令，而数据块依旧是通过内存间接读取，这也对应了上述所述NOR Flash的写入速度慢的问题，RAM更适合于进行数据快速读写。

虚拟映射空间是为了操作系统/编译器进行内存管理而设置的，如Linux、windows等系统，当虚拟内存空间大于物理内存空间时，则先把数据存储到闪存中，这样可以使多任务运行能够充分利用有限的内存资源。

三、

3.1 STM32中的XIP实现

在STM32单片机中，XIP通常通过特定的存储器映射和启动配置来实现。以下是一些关键点：

存储器映射：STM32的存储器架构允许将外部或内部Flash存储器映射到CPU可以访问的地址空间。当使用XIP时，代码被存储在Flash中，并通过存储器映射直接由CPU访问和执行。

启动配置：STM32的启动配置可以通过设置BOOT引脚来选择不同的启动模式。例如，可以选择从主闪存（Flash）启动，或者从系统存储器（通常包含Bootloader）启动。在XIP模式下，通常是从包含代码的Flash区域启动。

中断向量表：在XIP模式下，中断向量表（IVT）通常也存储在Flash中。当CPU响应中断时，它会从IVT中读取中断处理程序的地址，并跳转到相应的处理程序执行。因此，在XIP模式下，IVT的地址必须与Flash中的代码地址相匹配。

3.2 XIP的优点

减少RAM需求：由于代码直接在Flash中执行，因此无需将代码复制到RAM中。这可以显著减少对RAM的需求，从而降低系统成本。

快速启动：由于代码已经存储在Flash中，并且可以直接执行，因此系统可以更快地启动并运行。

易于更新：由于代码存储在Flash中，因此可以通过简单的编程操作来更新代码，而无需拆卸硬件或更换存储器芯片。

3.3 XIP的应用场景

XIP技术特别适用于以下场景：资源受限的系统：在这些系统中，RAM的容量有限，而Flash存储器则相对充裕。使用XIP可以减少对RAM的需求，从而优化系统性能。

需要快速启动的系统：在这些系统中，启动时间是一个关键因素。使用XIP可以加快启动速度，从而缩短系统的响应时间。

打开STM32H7S78-DK模版XIP工程，位于C:\Users\quansirx\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_H7RS_V1.1.0\Projects\STM32H7S78-DK\Templates\Template_XIP\STM32CubeIDE

boot、extMemLoader工程实现片外Flash的初始化及空间分配，最后将Application工程烧录至片外Flash，开发板复位后即进行XIP项目运行。

打开CubeIDE下App的“*.ld”链接文件可以看到系统Flash地址是映射在0x70000000，这是Octo-SPI NOR Flash的挂载地址，flash的大小为0x08000000（128MB），该Flash的执行功能设为XRW，即可读写、可执行。并且RAM也被映射至外部Octo-SPI RAM，不使用内部的620KB RAM。外部RAM挂载地址为0x90000000，划分使用的内存大小0x0040000（4MB）。外部RAM的执行功能设为RW，为可读写、不可执行，这说明该工程对于外部RAM的功能是用于数据高速读写，不用于执行指令代码