【转】Arduino代码机制-avr/pgmspace.h

与GNU-GCC不同的是，AVR-GCC含有pgmspace.h这个文件。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，这样打的数据量放在RAM中是不合适的，只能放在Flash中。

pgmspace.h就提供了这样的操作以及与之相关的读写操作。

1.将数据指定在Flash中

我们可以使用宏PROGMEM来申明在Flash中的对象，关于宏PROGMEM定义如下：

#define __ATTR_PROGMEM__ __attribute__((__progmem__))
#define PROGMEM __ATTR_PROGMEM__

使用attribute作用就是告诉编译器将对象放到Flash中。有了PROGMEM这个宏，我们就可以用下面的代码将数据申明在Flash中了。

const char FlashString[] PROGMEM = "This is a string held completely in flash memory.";
const int Number[] PROGMEM = {1, 2, 3, 4};

pgmspace.h还提供了一个宏用来申明Flash中的字符串：

# define PSTR(s) ((const PROGMEM char *)(s))

我们申明Flash中的字符串就可以：

PSTR("This is a string held completely in flash memory.");

2.字符串的读取及字符串操作

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。好在在字符串处理方面，pgmspace.h提供了很多实用的函数。

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 *);

还有很多函数在pgmspace.h中没列举出来，详细的可以参考源文件，在路径
\hardware\tools\avr\avr\include\avr\pgmspace.h
下；可以看到，这些函数与标准字符串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。

3.数据的读取

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]));

4.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。

来源：

原文来源CSDN qq_24027059的《Arduino代码机制-avr/pgmspace.h》
http://blog.csdn.net/qq_24027059/article/details/50656439