【11】uC/OS-III应用开发————>RAM内存管理(STM32F767）

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Linux_ARM9/article/details/105939985

简述
1. 在嵌入式系统中，内存分配应根据系统特点选择使用
  1. 动态内存分配算法：普通业务系统，动态内存上限取决于硬件，使用效率高
  2. 静态内存分配算法：可靠性非常高的系统，需要考虑内存上限，使用效率低
2. uC/OS内存管理是采用内存池的方式进行管理
3. 静态划分一大块连续空间做为内存管理的空间，内部划分若干块
4. 使用的时候就从内存池中获取内存块，使用完将其放回
5. 核心机制：
  1. 内存池的创建
  2. 分配
  3. 释放
存储空间分类：
1. 内部存储空间：RAM(本节所讲)
2. 外部存储空间：ROM
运行机制
1. 内存池(Memory Pool)是一种用于分配大量大小相同的内存对象的技术，可以加快内存分配/释放的速度
2. 系统编译时，编译器静态划分一个数组做为系统的内存池，将其分成大小相等的内存块，通过链表链接起来
3. 先创建内存池才能使用内存块，
4. 内存控制块
  1. 内存池名称
  2. 起始地址
  3. 空闲内存块列表
  4. 大小
  5. 内存块数量
  6. 空闲内存块数量
应用场景
1. 在不确定数组应该有多大的时候，静态方法，会浪费大量的内存空间，有可能会引起下标越界
2. uC/OS将系统静态分配的大数组做为内存池，然后分配固定大小的内存块
3. 如果某个任务内存需求很大，只能按照最大的内存块分配
常用函数
1. OSMemCreate(); 内存创建函数
2. OSMemGet(); 内存申请函数
3. OSMemPut(); 内存释放函数

例程

创建

    //创建内存管理对象 mem
    OSMemCreate( (OS_MEM        *)&mem,         //指向内存管理对象
                 (CPU_CHAR      *)"mem for test",//命名内存管理对象
                 (void          *)ucArray,      //内存分区的首地址
                 (OS_MEM_QTY     )3,            //内存分区中内存块数目
                 (OS_MEM_SIZE    )20,           //内存块的字节数目
                 (OS_ERR        *)&err);        //返回错误类型

申请

/**************************************************
 * 函数名：static void AppTaskKey(void *p_arg)
 * 描述  ：按键检测
 * 输入  ：无
 * 输出  ：无
 * 返回  ：无 
 * 调用  ：内部调用 
 **************************************************/
static void AppTaskKey(void *p_arg)
{
    OS_ERR err;
    
    char * p_mem_blk;
    uint32_t ulcount = 0;
    
    (void)p_arg;

    for(;;)
    {
        //向mem获取内存块
        p_mem_blk = OSMemGet( (OS_MEM       *)&mem,     //指向内存管理对象
                              (OS_ERR       *)&err);    //返回错误类型
        
        sprintf(p_mem_blk, "%d", ulcount ++);           //向内存块存取计数值
        
        OSTaskQPost( (OS_TCB        *)&AppTaskLedTCB,       //目标任务控制块
                     (void          *)p_mem_blk,     //消息内容的首地址
                     (OS_MSG_SIZE    )strlen(p_mem_blk),  //  消息长度
                     (OS_OPT         )OS_OPT_POST_FIFO,         //发送到任务消息队列的入口
                     (OS_ERR        *)&err);                    //返回错误类型
    
        OSTimeDlyHMSM ( 0, 0, 1, 0, OS_OPT_TIME_DLY, & err );                   //每1s发送一次           
    }
}

释放

/**************************************************
 * 函数名：static void AppTaskLed(void *p_arg)
 * 描述  ：led应用
 * 输入  ：无
 * 输出  ：无
 * 返回  ：无 
 * 调用  ：内部调用 
 **************************************************/
static void AppTaskLed(void *p_arg)
{
    OS_ERR err;
    
    CPU_INT32U  cpu_clk_freq;
    CPU_TS  ts;
    OS_MSG_SIZE msg_size;
    char * pMsg;
    
    (void)p_arg;

    cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();   //获取系统时钟
    
    for(;;)
    {
        pMsg = OSTaskQPend( (OS_TICK        )0,     //无期限等待
                            (OS_OPT         )OS_OPT_PEND_BLOCKING,      //没有消息任务就阻塞
                            (OS_MSG_SIZE   *)&msg_size,                 //返回消息长度
                            (CPU_TS        *)&ts,                       //返回消息被发送的时间戳
                            (OS_ERR        *)&err);                     //返回错误类型
        
        ts = OS_TS_GET() - ts;  //计算时间差
        LED1_TOGGLE;
        
        printf("\r\n 接收到的消息内容为: %s,长度是: %d 字节 \r\n", pMsg,msg_size);
        printf("\r\n 任务消息从被发送到被接收的时间差是: %d us \r\n", ts / (cpu_clk_freq / 1000000));    

        //退还内存块
        OSMemPut( (OS_MEM       *)&mem,         //指向内存管理对象
                  (void         *)pMsg,         //内存块的首地址
                  (OS_ERR       *)&err);        //返回错误类型
    }    
}

下载验证
总结
1. uC/OS的内存分配算法是只允许用户分配固定大小的内存块，使用完将其放回内存池中；
2. 内存池中的内存块是通过单链表连接起来的，创建的内存块地址是连续的，空闲的内存块地址上不一定连续
3. uC/OS将系统静态分配的大数组做为内存池，然后分配固定大小的内存块
4. uC/OS的内存分配只能解决内存利用率的问题
参考资料：
1. 正点原子《STM32F767 UCOS开发手册》
2. 野火《uC/OS-III内核应用与开发》
3. 《嵌入式实时操作系统 uC/OS-II原理及应用(第二版)》
4. 官方源码
硬件平台：
1. 正点原子阿波罗F767
软件平台：
1. MDK5.2.5
库版本：
1. TM32Cube_FW_F7_V1.4.0
uC/OS-III版本
1. UCOSIII 3.04