STM32_内存管理

1：内存管理简介

内存管理，是指软件运行时动态的对MCU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。

2：分块式内存管理

分块式内存管理由内存池和内存管理表两部分组成 ，内存池被等分为n块，对应的内存管理表，大小也为n，内存管理表的每一个项对应内存池的一块内存。

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，其数值则代表被连续占用的内存块数。比如某项值为10，那么说明包括本项对应的内存块在内，总共分配了10个内存块给外部的某个指针。

 内存分配方向：是从顶-》底的分配方向。即首先从最末端开始找空内存。当内存管理刚初始化的时候，内存管理表全部清零，表示没有任何内存块被占用。

3：分块式内存管理，分配，释放原理

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，把最后的这个空内存块的地址返回指针p，完成一次分配。注意，如果当内存不够的时候（找到最后也没找到连续的m块空闲内存），则返回NULL给p，表示分配失败。

释放原理：  当指针p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，完成一次内存释放。

4：代码实现

eg:正点原子STM32F407探索者开发板

探索者开发板外扩了SRAM，同时片内有SRAM和CCM之分，所以有3片内存区域，MEM1表示内部SRAM内存池（128K字节），MEM2表示外扩内存池（1024K字节）。MEM3表示内部CCM内存池（64K字节），内部SRAM内存池加CCM内存池一共有192KB的SRAM,注意下，64KBCCM（内部耦合存储器）数据RAM不属于总线矩阵，只能通过CPU对其进行访问

//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

};

//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,mem3base, //内存池

mem1mapbase,mem2mapbase,mem3mapbase,//内存管理状态表

0,0,0,  //内存管理未就绪

};

//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  

}  

void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)  

{  

    u8 *xs = s;  

    while(count--)*xs++=c;  

}

这样码出来看着清楚些，mymemset这个函数有3个参数，第一个是你要申请内存的地址，第二个是要设置的值，第三个是申请内存个数，回到my_mem_initt这个函数中，调用mymemset,传入地址和个数，看下面就明白了

//定义三个内存池

#define SRAMIN 0 //内部内存池

#define SRAMEX   1 //外部内存池

#define SRAMCCM  2 //CCM内存池(此部分SRAM仅仅CPU可以访问!!!)

#define SRAMBANK 3 //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 100*1024  //最大管理内存 100K

#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

//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!!)

#define MEM3_BLOCK_SIZE 32    //内存块大小为32字节

#define MEM3_MAX_SIZE 60 *1024  //最大管理内存60K

#define MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE MEM3_MAX_SIZE/MEM3_BLOCK_SIZE //内存表大小

//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

__align(32) u8 mem3base[MEM3_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X10000000))); //内部CCM内存池

//内存管理表

u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];                                         //内部SRAM内存池MAP

u16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE))); //外部SRAM内存池MAP

u16 mem3mapbase[MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X10000000+MEM3_MAX_SIZE))); //内部CCM内存池MAP

//内存管理参数    

const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE}; //内存表个数

const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE,MEM3_BLOCK_SIZE}; //内存分块大小

const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE,MEM3_MAX_SIZE};

利用_attribute（（at））命令在指定地址申请内存,这也就是mymemset函数要传入的第一个参数，

那么为什么这句，第三个参数还要*2，因为在mymeset中u8 *xs = s;传入地址后，是以字节为单位处理的，而memtblsize中记录的数据是内存表个数，而申明内存表所用的单位是U16，两个字节。这样，传入的内存表的个数就要*2。

上面的，只是原子哥写的内存管理的一点点，确实一大堆宏定义，结构体，指针啥的看起来头疼，但是原理并不难，拿个小本本边看边记，还是能弄懂的。