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嵌入式系统作为专用的计算机系统，存储器是嵌入式系统中不可或缺的组成部分，嵌入式存储器有的集成到嵌入式微处理器片内部，有的为片外扩展存储器，主要用于存储指令和数据。嵌入式存储器采用的是类似计算机的设计方法，差异主要体现在体积、功耗、价格和嵌入式处理器的存储器大小及可扩展性等。与普通PC机不同，嵌入式系统片外存储器一般使用Flash、小型闪存卡作为嵌入式系统的存储装置，主要用于存放系统软件和用户软件，包括启动引导软件、操作系统和硬件驱动，以及用户用于实现应用目的而设计的软件。嵌入式系统设计中需要考虑如何安排这些存储器的地址，尤其是NOR Flash和SDRAM，因为它们涉及系统的启动步骤等。常用的嵌入式存储器件包SDRAM、Flash、E2PROM、大容量存储系统（SD卡、U盘、硬盘）等。
根据存储器在嵌入式系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。为了解决对存储器要求容量大、速度快、成本低三者之间的矛盾，通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。嵌入式系统的存储体系结构如图2.11 所示。其中外部存储器的存储来自远程存储结构，主存储器保存来自外部存储器的数据，片外高速缓存保存来自主存储器的数据，片内高速缓存保存来自片外高速缓存的数据，寄存器数据来源于片内高速缓存，是嵌入式系统中高速的存储单元，由边沿触发方式的触发器、门电路组成，主要是用来暂时存放数码或指令，一个触发器可以存储 1 位二进制代码，故存放 n 位二进制代码的寄存器是由 n 个触发器来构成的。
图2.11 嵌入式系统的存储体系结构
在嵌入式系统中，Cache位于CPU和内存之间，虽然其存储空间很小，但存取速度很快，Cache传递数据给CPU，同时向主存获取数据。Cache缓解了CPU和主存中速度差异，在CPU运行时，所访问的数据会趋向于一个较小的局部空间地址内（如循环操作），此时Cache用来存储当前最为活跃的程序和数据，直接与CPU进行交互。Cache由半导体材料（通常是SRAM）构成，其功能对于开发人员来说是透明存在的。值得注意的是Cache的存储内容是当前最为活跃的程序和数据，CPU访问高速缓存Cache由命中率判断[Cache命中率=（平均存取时间-主存存取时间）/（高速缓存存取时间-主存存取时间）]，当CPU所访问的数据在Cache中命中时，直接从Cache中读取数据。若CPU访问的数据不在Cache中，则还是需从主存中读取。
内存是嵌入式系统的重要组成之一，内存是与CPU进行信息交流的桥梁，嵌入式系统中的所有程序的执行都是在内存中进行的，内存可以直接影响嵌入式的效率，因此，内存通常选择速度较快的存储器。
RAM是随机存取存储器（Random Access Memory）的简称，是内存的主要组成部分，其存储的内容可以随意取出或者存入，且存取速度与存储单元的位置无关，存储速度快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。RAM在断电时将会丢失其存储数据，故用于存储短时间使用的程序和数据。嵌入式开发常见的RAM有SRAM，DRAM，DDRAM（双倍速率随机存储器）。
①SRAM是静态存储器，因此只要供电它就会保持一个值，不用对它进行周期性刷新。其基本存储单元由触发器构成，每个存储单元由 6 个晶体管组成，因此其成本较高，但它具有较高的速率，可以用来做Cache。
②DRAM是动态存储器，需要有规律地定时进行刷新，但价格比SRAM低。DRAM中的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成，因为组成包括电容器，而电容器会漏电，所以才要定期刷新，刷新周期一般为 1 ms。
③SDRAM（Synchronous DRAM）同步动态随机存储器，即数据的读写需要时钟来同步。其存储采用分页存储。DRAM和SDRAM由于实现工艺问题，容量较SRAM大。但是读写速度都不如SRAM。
④DDRAM（Display Data RAM）是显示数据随机存储器的简称，是为了解决SDRAM中读写速度慢的一种RAM。其基于SDRAM技术，引入一种称为双倍预取的技术（即在内存芯片内部的数据宽度是外部接口数据宽度的两倍），使峰值的读写速度达到输入时钟速率的两倍。
在嵌入式系统中，主存储器常见的有ROM和Flash两种，一般被用来保存较大容量的数据，在部分文献中也将Flash归类为ROM。ROM（Read Only Memory，一般是指Mask ROM）是只读存储器，Flash是从ROM和RAM发展而来的，Flash不仅具备电子可擦除可编程（EEP ROM）的性能，还可以快速读取数据（RAM的优势）。
常见的主存储器有：
①Mask ROM（掩膜ROM）：一次性由厂家写入数据的ROM，用户无法修改。
②PROM（可编程ROM）：由用户来编程一次性写入数据，只能写入数据一次。
③EPROM（电可擦写ROM）：可以重复擦除与写入，但是要通过紫外光才能擦除。
④EEPROM（电可擦除可编程ROM，也就是E 2 PROM）：解决了EPROM的擦除问题，可以通过加电擦除原数据，擦除更加方便。
⑤Flash（闪速存储器）：它综合了EEPROM的优点，极大幅地提高了读写速度。常见的有NOR Flash、NAND Flash。NOR Flash允许程序直接在上面运行，但是价格较贵，NOR Flash有自己的地址线和数据线，可以采用类似于memory的随机访问方式，在NOR Flash上可以直接运行程序，所以NOR Flash可以直接用来做boot，采用NOR Flash启动时会将地址映射到 0x00上。NAND Flash解决了NOR Flash成本较贵的问题，Nand Flash是I/O设备，数据、地址、控制线都是共用的，需要软件区控制读取时序，所以不能像NOR Flash、内存一样随机访问，也不能EIP（片上运行），因此不能直接作为boot。
⑥EMMC （Embedded Multi Media Card）：将NAND Flash芯片和控制芯片设计成 1 颗MCP芯片，手机客户只需要采购eMMC芯片，放进新手机中，不需处理其他繁复的NAND Flash兼容性和管理问题，最大优点是缩短新产品的上市周期和研发成本，加速产品的推陈出新速度。
嵌入式系统中，常见的外部存储器有CF卡、SD卡等。一般被用来保存大容量的数据，其特点如下：
①CF卡：最早推出的存储卡，体积比磁盘储存器和光盘存储器小，抗磁性好、储存性能稳定。
②SD卡：可以看作CF卡的升级版，体积比CF卡小，安全性也更高。支持SD模式和SPI模式，外围只需简单电路就可以用于嵌入式开发。嵌入式领域最常见的外部存储器SD可以被用作嵌入式操作系统的启动盘来保存操作系统文件。
由 2.6.2 节图2.11 可知，嵌入式系统中的存储器被组织成为一个类似金字塔的层次结构，这些存储器之间的管理单元通常被称为存储器管理单元（MMU），MMU在CPU和物理内存之间进行地址转换，将地址从逻辑空间映射到物理空间，这个过程称为内存映射。MMU的主要作用包括虚拟存储空间到物理空间的映射，存储器访问权限的控制，设置虚拟存储空间的缓冲特性。Cortex-A系列的很多微处理器带有MMU，然而，在Cortex-M4 内核中，主要采用层次化的总线结构和存储器保护单元（MPU）进行存储器管理。
所谓存储器映射是指给存储器分配地址的过程，若再给存储器分配一个地址称为存储区重映射。STM32F4xx是 32 位的微控制器，其总线也是 32 位，可以访问的地址空间有 4G。为了节省资源，STM32F4xx将 4G的存储地址空间划分为不同的功能模块区域，并进行地址映射。
如图2.12 所示为STM32F4xx的存储器映射，存储空间被划分为不同的功能区域。
图2.12 中，STM32F4xx系列芯片的存储器映射地址范围和对应的功能见表2.11。
图2.12 STM32F4xx的存储器映射
表2.11 存储器映射地址范围和对应的功能
在嵌入式系统存储中，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为 8 bit。但是在C语言中，除了 8 bit的char型之外，还有 16 bit的short型和 32 bit的long型（要看具体的编译器）。另外，对于位数大于 8 位的处理器，例如 16 位或者 32 位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。这样就产生了大端存储模式和小端存储模式。例如，一个 16 bit的short类型变量X，在内存中的地址为 0x0010，X的值为0x1122，那么 0x11 为高字节，0x22 为低字节。常用小端模式存储的处理器有x86，ARM，DSP，51 单片机则采用大端模式。在ARM-Cortex系列处理器中，可以使用REV，REV16，REVSH指令进行大小端的切换。
①小端模式：是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位保存在内存的高地址中。
②大端模式：是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位保存在内存的低地址中。
例如，变量X=0x12345678，我们知道，数据在计算机中存储的单位是字节，1Byte=8 Bit=2 个十六进制位。
变量X在内存中有以下两种不同的存储方式：
①小端模式存储。
②大端模式存储。
通常，在通信协议中的数据传输、数组的存储方式、数据的强制转换等都会牵涉大小端问题，如果字节序不一致，就需要大小端转换。
①对于 16 位字数据，可以通过以下代码实现：
②#define BigtoLittle16（A）((((uint16)（A）&0xff00)>>8)|(((uint16)（A）&0x00ff)<<8))
③对于 32 位字数据，可以通过以下代码实现：
④#define BigtoLittle32（A）((((uint32)（A）&0xff000000)>> 24)|(((uint32)（A）&0x00ff0000)>>8)|(((uint32)（A）&0x0000ff00）<<8)|(((uint32)（A）&0x000000ff) <<24))
所谓启动，一般来说就是指下载好程序后，重启芯片时，SYSCLK的第 4 个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1 和BOOT0 引脚的状态，来选择在复位后的启动模式，启动模式选择见表2.12。
表2.12 STM32F4xx系列芯片启动模式选择
①主闪存存储器启动：STM32F4xx一般有一个内置的Flash，当使用JTAG或者SWD模式下载程序时，程序被默认下载到内置Flash，重启后程序从内置Flash启动。
②系统存储器启动：这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。一般来说，这种启动方式用得较少。系统存储器是芯片内部一块特定的区域，STM32F4xx在出厂时，由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader，也就是人们常说的ISP程序，这是一块ROM，出厂后无法修改。一般来说，人们选用这种启动模式，是为了从串口下载程序，因为在厂家提供的BootLoader中，提供了串口下载程序的固件，可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。但是这个下载方式需要以下步骤：
Step1：将BOOT0 设置为 1，BOOT1 设置为 0，然后按下复位键，这样才能从系统存储器启动BootLoader。
Step2：最后在BootLoader的帮助下，通过串口下载程序到Flash中。
Step3：程序下载完成后，又有需要将BOOT0 设置为GND，手动复位，这样STM32 才可以从Flash中启动看到，利用串口下载程序比较麻烦，需要跳帽跳来跳去，非常不注重用户体验。
③内置SRAM启动：这种模式一般用于程序调试。假如用户只修改了代码中一个小小的地方，然后就需要重新擦除整个Flash，比较费时，可以考虑从这个模式启动代码（即内存区启动），用于快速的程序调试，等程序调试完成后，再将程序下载到SRAM中。
④Flash锁死解决办法：开发调试过程中，由某种原因导致内部Flash锁死，无法连接SWD以及JTAG调试，无法读到设备，可以通过修改BOOT模式重新刷写代码。修改为BOOT0=1，BOOT1=0，即可从系统存储器启动，ST出厂时自带BootLoader程序，SWD以及JTAG调试接口都是专用的。重新烧写程序后，可将BOOT模式重新更换到BOOT0=0，BOOT1=X即可正常使用。