Arduino - 利用PROGMEM将数据写到闪存（程序存储空间）

AVR存储器简介：
AVR 系列单片机内部有三种类型的被独立编址的存储器，它们分别为：
1、Flash 程序存储器（即：程序存储空间、闪存）
2、SRAM 数据存储器（即：动态内存）
3、EEPROM 数据存储器
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就提供了与之相关的读写操作。
问题导引:
编译Arduino程序时，会提示：

而我们编译时经常遇到的问题是：

【程序存储空间】剩余很多，而【动态内存】不足，导致无法成功写入。这个问题往往出现在声明了数据“较大”的常量特别是数组的情况下。
解决方案:
为解决这个问题，我们可以将本来应该写到【动态内存】的常量，写入【程序存储空间】，以达到节约【动态内存】空间的目的。

PROGMEM 关键字（或数据类型）使用到的库：pgmspace.h

数据定义：

1、作为【全局】常量时，直接使用 PROGMEM 关键字即可， PROGMEM 关键字的位置比较随意，但为了Arduino早期版本的兼容性，推荐放到后面。如：

2、作为【局部】常量时，需要配合 static 关键字使用，如：

3、另外一种定义形式，不用 PROGMEM 关键字，而是直接用 PROGMEM 数据类型，如：

4、字符串常量的定义

数据读取：
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。
数据保存到程序存储空间后，需要特殊的方法（函数）来读取：
1、非数组常量的读取方法

2、数组常量的读取方法

3、字符串复制方法
strcpy_P 函数负责从【程序存储空间】复制一个字符串到【动态内存】缓冲区"buffer"。
注意：复制时要确保缓冲区足够大。

相关的处理函数：

关于使用F()宏：
通常我们都使用如下语句，进行串口输出：

但这样使用，每次调用时，都会先将数据保存在【动态内存】中。
当我们要输出长的字符串时，就会占用很多的【动态内存】空间。
使用 F() 就可以很好的解决这个问题，F() 可以将字符串轻松的保存在FLASH中。

关于数据读取
1、对于Flash中数组的处理，pgmspace.h也提供了几个宏：

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：

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：

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

(2)使用另一个宏

2、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：

另一种是采用32位地址的长地址寻址，最多寻址4GB空间：

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：

当必须寻址超过64kB空间时，可以手动的使用长地址寻址。
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原文链接：https://blog.csdn.net/sdlgq/article/details/88720706