12嵌入式实时操作系统FreeRTOS内存管理.ppt

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1、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Free

2、RTOS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

3、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

4、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.cFre

5、eRTOS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

6、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。