12嵌入式实时操作系统FreeRTOS内存管理.ppt

嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统FreeRTOSFreeRTOS原理及应用原理及应用基基于于STM32STM32微控制器微控制器嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统FreeRTOS原理及应用原理及应用张超张超 主编主编STM32 Cortex-M4通用开发板通用开发板嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统FreeRTOS原理及应用原理及应用FreeRTOS内存分配方法内存分配方法FreeRTOS内存管理示例内存管理示例FreeRTOS内存管理内存管理主要内容：主要内容：一、FreeRTOS内存分配方法内存分配方法FreeRTOS内存管理内存管理FreeRTOS内存分配方法内存分配方法FreeRTOS支持五种动态内存管理方案。通过文件heap_1、heap_2、heap_3、heap_4和heap_5实现，实际使用时，只需使用其中的一种即可。除heap_3动态内存管理方案外，FreeRTOS均通过内存堆ucHeap 来管理内存，内存堆的大小为宏configTOTAL_HEAP_SIZE所设定的大小。用用heap_1.cFreeRTOS内存分配方法内存分配方法动态内存一旦申请就不允许释放。尽管如此，这种方式的动态内存管理还是能满足大部分嵌入式应用。这种嵌入式应用在系统启动阶段就完成了任务创建，消息队列、信号量、事件标志组和软件定时器的创建，而且这些资源在系统运行中是一直要使用的，所以也就不需要删除，进行内存释放。用heap_1方式管理的内存有如下特性：1、项目应用不需要删除任务、信号量、消息队列等已经创建的资源。2、具有时间确定性，即申请动态内存的时间是固定的并且不会产生内存碎片。3、代码实现和内存分配过程非常简单。用用heap_2.cFreeRTOS内存分配方法内存分配方法支持内存释放。不支持内存碎片整理。有如下特性：1、不考虑内存碎片的情况下，这种方式支持重复的任务、信号量、事件标志组、软件定时器等内部资源的创建和删除。2、如果用户申请和释放的动态内存大小是随机、可变的，则不建议采用这种动态内存管理方式，因为这种动态内存管理方式容易产生内存碎片。3、如果用户需要随机创建和删除任务、消息队列、事件标志组、信号量等内部资源也不建议采用这种内存管理方式，同样容易出现内存碎片。4、不具有时间确定性，但是比C库中的malloc函数效率要高。用用heap_3.cFreeRTOS内存分配方法内存分配方法动态内存管理是对编译器提供的malloc()和free()函数进行简单封装，额外做了线程保护。有如下特性：1、需要编译器提供malloc和free函数，内存堆大小不是由宏configTOTAL_HEAP_SIZE所决定，而是由启动文件设置内存堆大小。2、不具有时间确定性，即申请动态内存的时间不是固定的。3、可能会增加FreeRTOS内核的代码量。用用heap_4.cFreeRTOS内存分配方法内存分配方法动态内存管理使用了最优匹配算法，并且支持内存碎片的回收。有如下特性：1、可以用于需要重复地创建和删任务、信号量、事件标志组、软件定时器等内部资源的场合。2、即使随机地调用pvPortMalloc()和vPortFree()，且每次申请的内存大小都不同，也不会像 heap_2 那样产生很多的内存碎片。3、不具有时间确定性，即申请动态内存的时间不是确定的，但是比C库中的malloc函数要高效。基于以上各点，本书FreeRTOS移植、配套使用的例子，都使用了heap_4动态内存管理方案。用用heap_5.cFreeRTOS内存分配方法内存分配方法动态内存管理方式允许内存堆跨越多个不连续的内存段。另外，使用heap_5方式管理动态内存，要先通过函数 vPortDefineHeapRegions()进行初始化，也就是说用户在创建任务等操作FreeRTOS的内部资源前，要先调用vPortDefineHeapRegions()这个函数，否则无法通过函数pvPortMalloc()申请到动态内存。用heap_5方式管理的内存有如下特性：1、具有与heap_4管理方式一样的诸如支持碎片回收等特性。2、能跨区域管理内存。3、使用上稍显复杂。二、FreeRTOS内存管理示例内存管理示例FreeRTOS内存管理内存管理FreeRTOS内存管理示例内存管理示例本示例改写自“任务运行时间信息示例”，保存任务运行信息的内存区域采用动态内存分配方法进行分配，增加检测FreeRTOS可用内存堆大小功能，其余代码与原例程基本相同。增加一个按键KEY1，用于为获取到的任务信息动态申请内存空间，原WAKEUP按键和KEY0按键功能不变。