深入理解 Xtensa 架构 ESP32 内存架构（SRAM、IRAM、IROM、DRAM、DROM详解）

在 ESP32 及其他 Xtensa 架构 MCU 中，内存被划分为不同的区域，以优化性能和存储管理。这些内存区域包括 SRAM, IRAM, DRAM, IROM, DROM，它们各有用途。

1. 内存区域总览

ESP32 的内存架构主要由：

• SRAM（Static RAM）
• IRAM（Instruction RAM）
• IROM（Instruction ROM）
• DRAM（Data RAM）
• DROM（Data ROM）

组成，每个部分有特定的用途。

2. 详细解析

2.1 SRAM（Static RAM，片上静态 RAM）

• SRAM 是 MCU 内部的 RAM，供 CPU 使用
• 由 IRAM（存放指令）+ DRAM（存放数据） 组成
• 运行速度快（比外部 Flash 快很多）

SRAM 的划分

SRAM0 + SRAM1（用于 IRAM 和 DRAM）

• IRAM：指令 RAM，存放 可执行代码
• DRAM：数据 RAM，存放 数据（变量、堆、栈）

SRAM2（仅用于 DRAM）

• 仅存放 数据

2.2 IRAM（Instruction RAM，指令 RAM）

• 存放 可执行代码
• 用于高实时性任务，比如 中断处理
• 代码必须从 Flash 加载到 IRAM 才能运行
• IRAM 里的代码可以被修改

🔹 示例：

在 ESP-IDF 里，想要让某个函数运行在 IRAM，需要使用 IRAM_ATTR 修饰符：

void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void *arg) {
    // GPIO 中断处理（放入 IRAM，提高执行速度）
}

2.3 DRAM（Data RAM，数据 RAM）

• 存放 数据（变量、栈、堆）
• DRAM 里的数据 可读可写
• 运行时 CPU 从 DRAM 读取变量数据

DRAM 里存放的内容：

• .data（已初始化的全局变量）
• .bss（未初始化的全局变量）
• 堆（Heap）
• 栈（Stack）

简单理解：DRAM 里存放的是程序运行时需要用的数据，比如全局变量、栈、堆等

2.4 IROM（Instruction ROM，指令 ROM）

• 存放 Flash 里的程序代码（.text）
• 代码不能被修改，只能执行
• 运行时，CPU 从 Flash 直接取指令执行

IROM 是存放在 Flash 里的代码，只有一部分需要提高执行速度的代码会被拷贝到 IRAM 执行

2.5 DROM（Data ROM，数据 ROM）

• 存放 Flash 里的只读数据（.rodata）
• 运行时 CPU 直接从 Flash 读取
• 不能修改

DROM 里存放的内容：

• .rodata（只读数据，如 const char[] 字符串）
• 其他只读配置数据

简单理解：DROM 是存放在 Flash 里的只读数据（比如 const char *string = "Hello"）

3. ESP32 内存架构示意图

+-------------------------+  0x40000000  (IROM)
|  Flash (代码)           |  存放 .text（程序代码）
+-------------------------+
|  Flash (只读数据)       |  存放 .rodata（只读数据）  <--- DROM
+-------------------------+
|  IRAM (指令 RAM)       |  运行时加载的代码  <--- IRAM
+-------------------------+  0x3F800000  (SRAM)
|  DRAM (数据 RAM)       |  存放变量、堆、栈  <--- DRAM
+-------------------------+

4. 什么时候用 IRAM？

需要高实时性，避免 Flash 访问延迟

• 中断处理（ISR）
• WiFi、蓝牙实时任务
• 定时器回调

方法：使用 IRAM_ATTR

void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void *arg) {
    // 高速执行的 GPIO 中断
}

5. 什么时候用 DRAM？

存放变量

• 全局变量
• 堆（malloc 分配）
• 栈（局部变量、函数参数）

方法：直接使用全局变量

int counter = 0;  // 存放在 DRAM

6.总结

❓ 为什么有 IRAM 和 IROM？ 👉 IROM 在 Flash，CPU 取指令慢，所以部分代码（中断、WiFi 任务）需要拷贝到 IRAM 加速执行。

❓ 为什么有 DRAM 和 DROM？ 👉 DRAM 是可变数据，DROM 是 Flash 里的只读数据。

❓ 如何让代码运行在 IRAM？ 👉 使用 IRAM_ATTR 修饰符：

void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void *arg) { ... }

❓ 如何减少 RAM 占用？ 👉 const 变量存放在 Flash

const char *string = "Hello";  // 存入 DROM，节省 DRAM