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STM32 内存管理实验
阅读量:6495 次
发布时间:2019-06-24

本文共 4989 字,大约阅读时间需要 16 分钟。

参考原文《STM32F1开发指南》

内存管理简介

内存管理,是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。最主要的目的是如何高效、快速的分配,并且在适当的时候释放和回收内存资源。内存管理的实现方法有很多种,但最终是要实现2个函数:malloc(内存申请)和free(内存释放)。

STM32 原子开发板采用的实现方法是:分块式内存管理。

分块式内存管理

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分块式内存管理由内存池内存管理表两部分组成。内存池和对应的内存表都分成n块,是相互对应的。

内存管理表的项值代表的意义为:当该项值为0的时候,代表对应的内存块未被占用。当该项值非零的时候,代表 该项对应的内存块已经被占用,其数值代表连续占用的内存块数。比如某项值为10,说明包含本项在内的内存块总共占用了10个分配给外部的某个指针。

内存分配方向如图所示,是从顶-->底的方向分配的。首先从顶端开始找空内存;当内存管理初始化的时候,内存表全部清零,表示没有任何内存块被占用。

分配原理

当指针 p 调用 malloc 申请内存的时候,先判断 p 要分配的内存块数m,然后从第 n 项开始,向下查找,直到找到m块连续的空内存块(即对应内存管理表项为0),然后将这 m 个内存管理表项的值都设置为 m(标记被占用),最后把这个空内存块的地址返回给指针p,完成一次分配。注意,当内存不够的时候,则返回 NULLp,表示分配失败。

释放原理

当申请的内存用完,需要释放的时候,调用free函数实现。 free 函数先判断 p 指向的内存地址所对应的内存块,然后找到对应的内存管理表项目,得到 p 所占用的内存块数目m(内存管理表项目的值就是所分配内存块的数目),将这m个内存管理表项目的值都清零,标记释放完成。

源码

//内存池(32字节对齐)__align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE];                                         //内部SRAM内存池__align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X68000000)));                 //外部SRAM内存池//内存管理表u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];                                         //内部SRAM内存池MAPu16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));   //外部SRAM内存池MAP//内存管理参数       const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE};           //内存表大小const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE};                       //内存分块大小const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE};                              //内存总大小//内存管理控制器struct _m_mallco_dev mallco_dev={    my_mem_init,                //内存初始化    my_mem_perused,             //内存使用率    mem1base,mem2base,          //内存池    mem1mapbase,mem2mapbase,    //内存管理状态表    0,0,                        //内存管理未就绪};//复制内存//*des:目的地址//*src:源地址//n:需要复制的内存长度(字节为单位)void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n)  {      u8 *xdes=des;    u8 *xsrc=src;     while(n--)*xdes++=*xsrc++;  }  //设置内存//*s:内存首地址//c :要设置的值//count:需要设置的内存大小(字节为单位)void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)  {      u8 *xs = s;      while(count--)*xs++=c;  }      //内存管理初始化  //memx:所属内存块void my_mem_init(u8 memx)  {          mymemset(mallco_dev.memmap[memx], 0, memtblsize[memx]*2);//内存状态表数据清零          mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]);    //内存池所有数据清零          mallco_dev.memrdy[memx]=1;                              //内存管理初始化OK  }  //获取内存使用率//memx:所属内存块//返回值:使用率(0~100)u8 my_mem_perused(u8 memx)  {      u32 used=0;      u32 i;      for(i=0;i
=0;offset--)//搜索整个内存控制区 { if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])cmemb++;//连续空内存块数增加 else cmemb=0; //连续内存块清零 if(cmemb==nmemb) //找到了连续nmemb个空内存块 { for(i=0;i

通过内存管理控制器 malloc_dev 结构体实现对两个内存池的管理控制。

//内存管理控制器struct _m_mallco_dev{    void (*init)(u8);                   //初始化    u8 (*perused)(u8);                  //内存使用率    u8  *membase[SRAMBANK];             //内存池 管理SRAMBANK个区域的内存    u16 *memmap[SRAMBANK];              //内存管理状态表    u8  memrdy[SRAMBANK];               //内存管理是否就绪};extern struct _m_mallco_dev mallco_dev;  //在mallco.c里面定义//内存管理控制器struct _m_mallco_dev mallco_dev={    my_mem_init,                //内存初始化    my_mem_perused,             //内存使用率    mem1base,mem2base,          //内存池    mem1mapbase,mem2mapbase,    //内存管理状态表    0,0,                        //内存管理未就绪};以下是内存池和内存管理表的定义://定义两个内存池#define SRAMIN   0      //内部内存池#define SRAMEX   1      //外部内存池 #define SRAMBANK    2   //定义支持的SRAM块数.  //mem1内存参数设定.mem1完全处于内部SRAM里面.#define MEM1_BLOCK_SIZE         32                              //内存块大小为32字节#define MEM1_MAX_SIZE           40*1024                         //最大管理内存 40K#define MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE   MEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE   //内存表大小//mem2内存参数设定.mem2的内存池处于外部SRAM里面#define MEM2_BLOCK_SIZE         32                              //内存块大小为32字节#define MEM2_MAX_SIZE           960 *1024                       //最大管理内存960K#define MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE   MEM2_MAX_SIZE/MEM2_BLOCK_SIZE   //内存表大小

定义了两个内存池,一个是内部内存池,一个是外部内存池,在 mallo.c 文件中有对内存池的划分:

//内存池(32字节对齐)__align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE];                                                 //内部SRAM内存池__align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X68000000)));                 //外部SRAM内存池//内存管理表u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];                                                 //内部SRAM内存池MAPu16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));   //外部SRAM内存池MAP//内存管理参数       const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE};           //内存表大小const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE};                       //内存分块大小const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE};                              //内存总大小

疑问外部内存池指定地址是 0X68000000,是从哪里得出来的这个地址?

内部内存则由编译器自动分配。

此部分代码的核心函数为 mem_mallocmem_free,这两个函数只是内部调用,外部调用则使用 mymallocmyfree 两个函数。

我的笔记

必须要弄懂 malloc_dev 的定义,它在程序内部使用,对用户是透明的,必须要知道它管理这几块内存池,及其对应的管理表,弄懂 my_mem_mallocmy_mem_free 函数,这两个函数都是内部使用的。

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转载于:https://www.cnblogs.com/LinTeX9527/p/7298278.html

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