内存管理的应用场景:
内存管理的主要工作是动态划分并管理用户分配好的内存区间,主要是在用户需要使用大小不等的内存块的场景中使用,当用户需要分配内存时,可以通过操作系统的内存申请函数索取指定大小内存块,一旦使用完毕,通过动态内存释放函数归还所占用内存,使之可以重复使用(heap_1.c 的内存管理除外)。例如动态分配。
内存管理方案:
heap_1.c:
FreeRTOS提供内存管理方案中最简单的一个:只能申请内存而不能进行内存释放 并且申请内存的时间是一个常量 内存利用率不高
1
、 用于从不删除任务、队列、信号量、互斥量等的应用程序(实际上大多数使用FreeRTOS
的应用程序都符合这个条件)。
2
、 函数的执行时间是确定的并且不会产生内存碎片
- 变量 xNextFreeByte 用来定位下一个空闲的内存堆位置。
- 静态变量 pucAlignedHeap 是一个指向对齐后的内存堆起始地址,我们使用一个数组作为堆内存,但是数组的起始地址并不一定是对齐的内存地址,所以我们需要得到FreeRTOS 管理的内存空间对齐后的起始地址,并且保存在静态变量 pucAlignedHeap 中。
heap_2.c:
采用最佳匹配算法,Heap_2.c 方案支持释放申请的内存,但是它不能把相邻的两个小的内存块合成一个大的内存块,对于每次申请内存大小都比较固定的,这个方式是没有问题的,而对于每次申请并不是固定内存大小的则会造成内存碎片。
heap_2.c
方案具有以下特点:
1.
可以用在那些反复的删除任务、队列、信号量、等内核对象且不担心内存碎片的
应用程序。
2.
如果我们的应用程序中的队列、任务、信号量、等工作在一个不可预料的顺序,
这样子也有可能会导致内存碎片。
3.
具有不确定性,但是效率比标准
C
库中的
malloc
函数高得多
4.
不能用于那些内存分配和释放是随机大小的应用程序。
内存申请函数 pvPortMalloc():
内存释放函数 vPortFree():
分配内存的过程简单,那么释放内存的过程更简单,只需要向内存释放函数中传入要
释放的内存地址,那么系统会自动向前索引到对应链表节点,并且取出这块内存块的信息,
将这个节点插入到空闲内存块链表中,将这个内存块归还给系统.
heap_3.c:
heap_3.c 方案只是简单的封装了标准 C 库中的 malloc()和 free()函数,并且能满足常用的编译器。重新封装后的 malloc()和 free()函数具有保护功能,采用的封装方式是操作内存前挂起调度器、完成后再恢复调度器。
heap_3.c 方案具有以下特点:
1
、 需要链接器设置一个堆,
malloc()
和
free()
函数由编译器提供。
2
、 具有不确定性。
3
、 很可能增大
RTOS
内核的代码大小。
heap_4.c:
heap_4.c
方案与
heap_2.c
方案一样都采用最佳匹配算法来实现动态的内存分配,但是不一样的是
heap_4.c
方案还包含了一种合并算法,能把相邻的空闲的内存块合并成一个更
大的块,这样可以减少内存碎片。
heap_4.c
方案特别适用于移植层中可以直接使用
pvPortMalloc()
和
vPortFree()
函数来分配和释放内存的代码。
heap_4.c
方案具有以下特点:
1
、可用于重复删除任务、队列、信号量、互斥量等的应用程序
2
、可用于分配和释放随机字节内存的应用程序,但并不像
heap2.c
那样产生严重的内
存碎片。
3
、具有不确定性,但是效率比标准
C
库中的
malloc
函数高得多
内存申请函数 pvPortMalloc() 内存释放函数 vPortFree() :
heap_5.c:
采用最佳匹配算法和合并算法,并且允许内存堆跨越多个非连续的内存区,也就是允许在不连续的内存堆中实现内存
分配,比如用户在片内
RAM
中定义一个内存堆,还可以在外部
SDRAM
再定义一个或多
个内存堆,这些内存都归系统管理。
heap_5.c
方案通过调用
vPortDefineHeapRegions()
函数来实现系统管理的内存初始化,在内存初始化未完成前不允许使用内存分配和释放函数。
使用实例:
实验:
创建了两个任务,分别是
LED
任务与内存管理测试任务,内存管理测试任务通过检测按键是否按下来申请内存或释放内存,
当申请内存成功就像该内存写入一些数据,如当前系统的时间等信息,并且通过串口输出
相关信息;
LED
任务是将
LED
翻转,表示系统处于运行状态。在不需要再使用内存时,注
意要及时释放该段内存,避免内存泄露。
实验现象: