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  • 单片机---内存管理

    这里针对STM32F407芯片+1M外部内存的内存管理!(全篇是个人愚见,如果错误,请不吝指出!)

    首先,定义3个内存池,分别是内部SRAM,外表SRAM和CCM;通过指定内存中的绝对地址,后面就可以直接通过数组操纵内存数据了。这里的mem1的大小是112KB,这里用100KB,其余12KB 用作内存管理表;mem2的大小为1M,这里用960K,剩余用作内存管理表;mem3的大小为64KB,且CCM内存只能由CPU访问,这里用60KB,其余4KB用作内存管理表。

    1 //内存池(32字节对齐)
    2 __align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE];                                                    //内部SRAM内存池
    3 __align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X68000000)));                    //外部SRAM内存池
    4 __align(32) u8 mem3base[MEM3_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X10000000)));                    //内部CCM内存池

    虚拟地址映射表的内存部分在下图中:

    内存管理表,顾名思义,管理内存的,它们都会占用内存空间,就是上面说到的。

    1 //内存管理表
    2 u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];                                                    //内部SRAM内存池MAP
    3 u16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));    //外部SRAM内存池MAP
    4 u16 mem3mapbase[MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X10000000+MEM3_MAX_SIZE)));    //内部CCM内存池MAP

    他们的具体大小如下:

     1 //mem1内存参数设定.mem1完全处于内部SRAM里面.
     2 #define MEM1_BLOCK_SIZE            32                                //内存块大小为32字节
     3 #define MEM1_MAX_SIZE            100*1024                          //最大管理内存 100K
     4 #define MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE    MEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE     //内存表大小
     5 
     6 //mem2内存参数设定.mem2的内存池处于外部SRAM里面
     7 #define MEM2_BLOCK_SIZE            32                                //内存块大小为32字节
     8 #define MEM2_MAX_SIZE            960 *1024                          //最大管理内存960K
     9 #define MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE    MEM2_MAX_SIZE/MEM2_BLOCK_SIZE     //内存表大小
    10          
    11 //mem3内存参数设定.mem3处于CCM,用于管理CCM(特别注意,这部分SRAM,仅CPU可以访问!!)
    12 #define MEM3_BLOCK_SIZE            32                                //内存块大小为32字节
    13 #define MEM3_MAX_SIZE            60 *1024                          //最大管理内存60K
    14 #define MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE    MEM3_MAX_SIZE/MEM3_BLOCK_SIZE     //内存表大小

    在定义一个结构体:

    1 struct _m_mallco_dev
    2 {
    3     void (*init)(u8);                    //初始化
    4     u8 (*perused)(u8);                      //内存使用率
    5     u8     *membase[SRAMBANK];                //内存池 管理SRAMBANK个区域的内存
    6     u16 *memmap[SRAMBANK];                 //内存管理状态表
    7     u8  memrdy[SRAMBANK];                 //内存管理是否就绪
    8 };

    接着,定义一个结构体变量,就可以操作内存了,如下:

    1 struct _m_mallco_dev mallco_dev=
    2 {
    3     my_mem_init,                        //内存初始化
    4     my_mem_perused,                        //内存使用率
    5     mem1base,mem2base,mem3base,            //内存池
    6     mem1mapbase,mem2mapbase,mem3mapbase,//内存管理状态表
    7     0,0,0,                               //内存管理未就绪
    8 };

    申请内存函数---my_mem_malloc

      该函数的作用是划出一块内存给开发者,使用的方法是分配内存块,不足内存块大小的,按照一块进行划分,从高地址处开始划分,找到空的连续内存块,就在该内存块管理表中填入连续内存块数,这样该内存就被占用了,并且返回连续内存块的偏移地址;每一次划内存块,都是进行的整个内存块搜索。

     1 //内存分配(内部调用)
     2 //memx:所属内存块
     3 //size:要分配的内存大小(字节)
     4 //返回值:0XFFFFFFFF,代表错误;其他,内存偏移地址 
     5 u32 my_mem_malloc(u8 memx,u32 size)  
     6 {  
     7     signed long offset=0;  
     8     u32 nmemb;    //需要的内存块数  
     9     u32 cmemb=0;//连续空内存块数
    10     u32 i;  
    11     if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先执行初始化 
    12     if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配
    13     nmemb=size/memblksize[memx];      //获取需要分配的连续内存块数
    14     if(size%memblksize[memx])nmemb++;  
    15     for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整个内存控制区  
    16     {     
    17         if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])cmemb++;//连续空内存块数增加
    18         else cmemb=0;                                //连续内存块清零
    19         if(cmemb==nmemb)                            //找到了连续nmemb个空内存块
    20         {
    21             for(i=0;i<nmemb;i++)                      //标注内存块非空 
    22             {  
    23                 mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;  
    24             }  
    25             return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址  
    26         }
    27     }  
    28     return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配条件的内存块  
    29 }  

     内存使用率函数---my_mem_perused

      该函数较简单,就是查内存管理表,计算剩余空闲内存块的大小,比上总内存块数,就得到了内存使用率。

     1 //获取内存使用率
     2 //memx:所属内存块
     3 //返回值:使用率(0~100)
     4 u8 my_mem_perused(u8 memx)  
     5 {  
     6     u32 used=0;  
     7     u32 i;  
     8     for(i=0;i<memtblsize[memx];i++)  
     9     {  
    10         if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++; 
    11     } 
    12     return (used*100)/(memtblsize[memx]);  
    13 }

     疑问:

      关于清零内存空间,CCM和外部SRAM是除了内存管理表外的所以内存,全部清零,但是内部SRAM的112KB的空间是不一样的,u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE]; 定义的内存池基地址并不是从零开始的,那么100KB的内存会不会溢出?从高地址开始分配内存,分配的到吗?内存分配表的内存地址溢出了吗?--------这些问题暂时没有出现,程序正常运行,暂无定论。

    注意: 

     关于堆栈在内存空间中的地址位置,在.map文件中可以找到,如果内存分配的时候,用到了这部分内存,是会出问题的,这是本内存管理存在的问题,最好是查.map文件后,避开这部分内存地址。

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