FreeRTOS-08-内存管理

内存管理

内存通常分为两种：内部存储空间（RAM​）和外部存储空间（硬盘）

避免使用C​语言标准库的malloc​和free​内存函数

1. 嵌入式RAM​可能不足，函数并不总是可用
2. 实现可能很大，占用很大的代码空间
3. 几乎不安全
4. 调用时间不确定，每次可能都不一样
5. 可能产生碎片
6. 会使链接器配置复杂
7. 如果允许堆空间的生长方向覆盖其他变量占据的内存，会成为debug​的灾难

内存管理应用场景

1. void *pvPortMalloc(size_t xSize)​申请内存
2. void vPortFree(void *pv)​释放内存
3. void vPortInitialiseBlocks(void)​初始化内存堆
4. size_t xPortGetFreeHeapSize(void)​获取当前未分配的内存堆大小
5. size_t xPortGetMinimumEverFreeHeapSize(void)​获取未分配的内存堆历史最小值
6. heap_1.c​、heap_2.c​、heap_4.c​内存堆是一个很大的数组
7. heap_3.c​是使用C​语言原生的malloc​和free​函数，但是进行的安全保护的封装，需要用户通过编译器或者启动文件设置空间
8. heap_5.c​允许用户使用多个非连续的内存堆空间，同时可以使用外部SDRAM、内存卡等

heap_1

1. 用于从不删除任务、队列、信号量、互斥量等应用程序
2. 函数执行时间是确定并且不会产生内存碎片
3. 不支持释放内存

heap_2

1. 和heap_1​的内存管理算法不同，采用最佳匹配算法，支持释放内存不能将相邻的小碎片内存合并为大内存
2. 可用于反复删除任务、队列、信号量、互斥量等内核对象且不担心内存碎片的应用程序
3. 若存在一些碎片化的任务，那么可能导致内存碎片
4. 具有不确定性，但是比C​语言原生的malloc​高级
5. 不能用于内存分配和释放是随机大小的应用程序

heap_3

1. 简单封装C​语言的malloc​和free​，满足常用的编译器，具有保护功能
2. 需要链接器设置一个堆，malloc​和free​由编译器提供
3. 具有不确定性
4. 很可能增大RTOS​内核代码大小
5. configTOTAL_HEAP_SIZE​宏定义不起作用

heap_4

1. 在heap_2​的基础上加上了合并算法，能将相邻空闲内存合并为1个更大的块
2. 可用于重复删除任务、队列、信号量、互斥量等的应用程序
3. 可用于分配和释放随机字节内存的应用程序，但并不像heap_2​那样产生严重的内存碎片
4. 具有不确定性，但是效率比C​语言原生的malloc​函数高

heap_5

1. 动态分配和heap_4​是一样，采用最佳匹配和合并算法，并且允许内存跨多个非连续内存区
2. 需要使用vPortDefineHeapRegions()​来实现内存初始化

创建内存管理

内存管理句柄，创建一个引用，并不是创建一个真实的内存管理

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//内存管理
static TaskHandle_t Test_Task_Handle=NULL;

uint8_t *Test_Ptr=NULL;

Test任务

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//内存管理
static void Test_Task(void *paramter)
{
	uint32_t g_memsize;
	while (1)
	{
		if (Key_BTN(BTN1)==KEY_ON)
		{
			if (Test_Ptr==NULL)
			{
				//获取当前内存大小
				g_memsize=xPortGetFreeHeapSize();
				printf("系统当前内存大小为%d字节，开始申请内存\r\n",g_memsize);
				Test_Ptr = pvPortMalloc(1024);
				if (Test_Ptr!=NULL)
				{
					printf("内存申请成功\r\n");
					printf("申请到的内存地址为%#x\r\n",(int)Test_Ptr);
					// 当前剩余内存大小
					g_memsize = xPortGetFreeHeapSize();
					printf("系统当前内存剩余大小为%d字节\r\n",g_memsize);

					sprintf((char*)Test_Ptr,"当前系统TickCount=%d\r\n",xTaskGetTickCount);
					printf("写入数据是%s\r\n",(char*)Test_Ptr);
				}else
				{
					printf("按下Key2释放内存然后申请\r\n");
				}
			}
		}
		if (Key_BTN(BTN2)==KEY_ON)
		{
			if (Test_Ptr!=NULL)
			{
				printf("释放内存\r\n");
				vPortFree(Test_Ptr);
				Test_Ptr=NULL;
				// 获取当前剩余内存
				g_memsize = xPortGetFreeHeapSize();
				printf("系统当前内存剩余大小为%d字节\r\n",g_memsize);
			}else
			{
				printf("按下Key1申请内存再释放\r\n");
			}
	
		}
		vTaskDelay(20);
	}
}

按下BTN1​申请内存，并将系统当前TickCount​打印，按下BTN2​释放内存

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