断电以后，程序和设置去哪了？｜单片机动画课 11

单片机运行时，有程序、有变量，也可能有用户设置。拔掉电源再插回去，程序往往还在，刚才的计数却归零。这些信息为什么命运不同？

关键是它们存放的位置不同。普通 RAM 用来保存运行中的数据，Flash 等非易失存储用来保存掉电后仍需保留的内容。

本文用简化存储框图讲原理，以 Uno R3 为主要例子，并补充 ESP32 的持久化方式。动画非仿真、非实测；“断电”指没有保留电源的正常掉电，不讨论特殊保持电路。

程序放在哪里，变量又放在哪里？

你写下的源代码先被编译、链接，得到可供目标芯片运行的固件。上传时写进去的通常是这些编译后的内容，并不是芯片每次开机都重新阅读你的 .ino 文本。

在 Uno R3 上，程序通常存放在 Flash 中；普通运行变量、栈等使用 SRAM。动画把它们画成两个盒子，是为了区分职责，不表示所有芯片都有完全相同的物理布局和总线结构。

还要区分“存储容量”和“当前数据”。Flash 有空间，不等于程序会自动把每一次变量变化备份进去。让变量加一，通常只是改变运行中的那个值。

例如，把全局计数写成这样：

int count = 0;
// 程序运行中某次事件发生
count++;

源代码规定了初始值为 0，运行时它可以变成 1、2、3。这个运行中的变化，不会反过来改写源代码，也不会自动改写 Flash 中的初始数据。

掉电之后，重新开始

普通 SRAM 需要供电维持内容，完整掉电后不能依赖它保留先前值。Flash 设计用于非易失存储，正常掉电不会像 SRAM 那样丢失程序。

注意动画把断电时的 RAM 画成“不可依赖”，而不是画成一个可靠的全零数组。开机后看到计数为 0，通常来自启动和程序初始化规则，不能反推“断电会主动把所有 RAM 写成零”。

对于正常 Arduino 程序，启动过程先建立运行环境，再进入 setup()，随后反复运行 loop()。setup() 的“一次”，是每次正常启动的一次，并不是一块板买回来后永远只执行一次。

不同芯片还可能先经过 ROM 启动代码、引导程序等阶段。它们负责怎样找到应用、是否进入下载模式，属于启动流程的一部分；本课用“启动过程”合并表示，不把某一条路径当作所有开发板的唯一方式。

想保留设置，就要明确保存

如果需要重启后还记得音量、阈值或用户选择，就要通过相应机制，把设置写到非易失存储中；下次启动再读出来。

Uno R3 的 ATmega328P 有 EEPROM，可用于保存少量持久化数据。ESP32 常用基于 NVS 的 Preferences 库保存键值设置。两者 API 和底层实现不同，不能因为都能“记住”就认为写法完全一样。

动画选择一个虚构阈值 25：先在 RAM 中调整，再执行保存；重新启动后，从已保存位置读回。只有明确保存成功，程序才有依据恢复这个值。若从未保存，应用还需要安排默认值。

持久化写入也不是无限免费操作。Flash、EEPROM 都有写入寿命和写入时序约束，不应在高速循环中毫无必要地反复写同一个设置。实际项目常在设置变化、用户确认或合适时机再保存，并检查操作结果。

一个常见误区

“变量加上 const 或 volatile，就可以掉电保存。”这两个关键字描述的是程序语义，不是通用的持久化开关。特别是第 09 课的 volatile，不会让普通 RAM 获得非易失能力。

文件系统、EEPROM、NVS 等不同方案，还可能涉及版本、格式和异常中断后的恢复设计。这一课先抓住共同步骤：明确写入，再在启动时明确读取。

看完再猜

把阈值从 25 改成 30，但只改了 RAM，随后断电。下次从此前保存的位置读取，会自动变成 30 吗？

不会。若上一次保存的是 25，恢复时仍会得到 25。最后一课，我们把前面所有概念放到三类常见开发板上，看看换板时哪些原理相通，哪些条件必须重新确认。

资料：Arduino Memory Guide、Arduino AVR 启动主循环、Espressif Preferences。

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