FreeRTOS(入门)

1、目录结构

2.FreeRTOS内存管理

heap(堆)：被管理的内存
stack(栈)：栈寄存器（sp）指向的内存

接口函数：(函数名：返回值类型 + 那个文件定义)
pvPortMalloc
vPortFree

heap_1

只实现了pvPortMalloc
程序不需要删除内核对象，那么可以使用heap_1：
实现最简单
没有碎片问题
一些要求非常严格的系统里，不允许使用动态内存，就可以使用heap_1

创建任务时：
task control block(TCB) 任务控制块
stack

A:创建任务之前整个数组都是空闲的
B:创建第1个任务之后，蓝色区域被分配出去了
C:创建3个任务之后的数组使用情况

heap_2

Heap_2 最佳匹配算法(best fit)来分配内存
支持vPortFree

最佳匹配算法：
a. 假设heap有3块空闲内存：5字节、25字节、100字节
b. pvPortMalloc想申请20字节
c. 找出最小的、能满足pvPortMalloc的内存：25字节
d. 把它划分为20字节、5字节
e. 返回这20字节的地址
f. 剩下的5字节仍然是空闲状态，留给后续的pvPortMalloc使用
不会合并相邻的空闲内存，所以Heap_2会导致严重的"碎片化"问题。

过程：
A：创建了3个任务
B：删除了一个任务，空闲内存有3部分：顶层的、被删除任务的TCB空间、被删除任务的Stack空
间
C：创建了一个新任务，因为TCB、栈大小跟前面被删除任务的TCB、栈大小一致，所以刚好分配
到原来的内存

#加粗样式# heap_3
Heap_3使用标准C库里的malloc、free函数，所以堆大小由链接器的配置决定，配置项
configTOTAL_HEAP_SIZE不再起作用

C库里的malloc、free函数并非线程安全的，Heap_3中先暂停FreeRTOS的调度器，再去调用这些函数，使用这种方法实现了线程安全。

heap_4

首次适应算法(first fit)来分配内存。它还会把相邻的空闲内存合并为一个更大的空闲内存，这有助于较少内存的碎片问题。

首次适应算法：
**a.**假设堆中有3块空闲内存：5字节、200字节、100字节
**b.**pvPortMalloc想申请20字节
**c.**找出第1个能满足pvPortMalloc的内存：200字节
**d.**把它划分为20字节、180字节
**e.**返回这20字节的地址
**f.**剩下的180字节仍然是空闲状态，留给后续的pvPortMalloc使用

过程：
A：创建了3个任务
B：删除了一个任务，空闲内存有2部分：顶层的被删除任务的TCB空间、被删除任务的Stack空间合并起来的
C：分配了一个Queue，从第1个空闲块中分配空间
D：分配了一个User数据，从Queue之后的空闲块中分配
E：释放的Queue，User前后都有一块空闲内存
F：释放了User数据，User前后的内存、User本身占据的内存，合并为一个大的空闲内存

heap_5

首次适应算法(first fit)
相比于Heap_4，Heap_5并不局限于管理一个大数组：它可以管理多块、分隔开的内存。
在嵌入式系统中，内存的地址可能并不连续，这种场景下可以使用Heap_5。既然内存时分隔开的，那么就需要进行初始化：确定这些内存块在哪、多大：

相关函数

void * pvPortMalloc( size_t xWantedSize ); //分配内存（返回值类型 + 那个文件定义）
void vPortFree( void * pv ); //释放内存

size_t xPortGetFreeHeapSize( void )
当前还有多少空闲内存，这函数可以用来优化内存的使用情况。比如当所有内核对象都分配好后，执行此函数返回2000，那么configTOTAL_HEAP_SIZE就可减小2000。

size_t xPortGetMinimumEverFreeHeapSize( void );
返回：程序运行过程中，空闲内存容量的最小值。

3、FreeRTOS任务管理

创建/删除
任务优先级和Tick
任务状态
Delay

空闲任务及钩子任务
调度算法

4、 队列（queue）

5、信号量

6、互斥量

7、事件组（event group）

8、任务通知

9、软件定时器（software timer）