內存管理   STM32

一、內存管理簡介

內存管理，是指軟件運行時對計算機內存資源的分配和使用的技術。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在適當的時候釋放和回收內存資源。內存管理的實現方法有很多種，他們其實最終都是要實現 2 個函數：malloc 和 free；malloc 函數用于內存申請，free 函數用于內存釋放。本章，我們介紹一種比較簡單的辦法來實現：分塊式內存管下面我們介紹一下該方法的實現原理，如圖 42.1.1 所示：

內存管理表的項值代表的意義為：當該項值為 0 的時候，代表對應的內存塊未被占用，當該項值非零的時候，代表該項對應的內存塊已經被占用，其數值則代表被連續占用的內存塊數。比如某項值為 10，那么說明包括本項對應的內存塊在內，總共分配了 10 個內存塊給外部的某
個指針。內寸分配方向如圖所示，是從頂到底的分配方向。即首先從最末端開始找空內存。當內存管理剛初始化的時候，內存表全部清零，表示沒有任何內存塊被占用。

二、分配原理

當指針 p 調用 malloc 申請內存的時候，先判斷 p 要分配的內存塊數（m），然后從第 n 項開始，向下查找，直到找到 m 塊連續的空內存塊（即對應內存管理表項為 0），然后將這 m 個內存管理表項的值都設置為 m（標記被占用），最后，把最后的這個空內存塊的地址返回指針 p，完成一次分配。注意，如果當內存不夠的時候（找到最后也沒找到連續的 m 塊空閑內存），則返回 NULL 給 p，表示分配失敗。

三、釋放原理
當 p 申請的內存用完，需要釋放的時候，調用 free 函數實現。free 函數先判斷 p 指向的內存地址所對應的內存塊，然后找到對應的內存管理表項目，得到 p 所占用的內存塊數目 m（內存管理表項目的值就是所分配內存塊的數目），將這 m 個內存管理表項目的值都清零，標記釋放，完成一次內存釋放。

四、部分驅動函數

//內存池(32字節對齊)
__align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE]; //內部SRAM內存池
__align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X68000000)));//外部SRAM內存池
//內存管理表
u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE]; //內部SRAM內存池MAP
u16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));//外部SRAM內存池MAP
//內存管理參數
const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE};//內存表大小
const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE};//內存分塊大小
const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE};//內存總大小

//內存管理控制器
struct _m_mallco_dev mallco_dev=
{
my_mem_init, //內存初始化
my_mem_perused,//內存使用率
mem1base,mem2base,//內存池
mem1mapbase,mem2mapbase,//內存管理狀態表
0,0, //內存管理未就緒
};

//復制內存
//*des:目的地址
//*src:源地址
//n:需要復制的內存長度(字節為單位)
void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n)
{
u8 *xdes=des;
u8 *xsrc=src;
while(n--)*xdes++=*xsrc++;
}
//設置內存
//*s:內存首地址
//c :要設置的值
//count:需要設置的內存大小(字節為單位)
void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)
{
u8 *xs = s;
while(count--)*xs++=c;
}
//內存管理初始化
//memx:所屬內存塊
void my_mem_init(u8 memx)
{
mymemset(mallco_dev.memmap[memx], 0,memtblsize[memx]*2);//內存狀態表數據清零
mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]);//內存池所有數據清零
mallco_dev.memrdy[memx]=1;//內存管理初始化OK
}
//獲取內存使用率
//memx:所屬內存塊
//返回值:使用率(0~100)
u8 my_mem_perused(u8 memx)
{
u32 used=0;
u32 i;
for(i=0;i {
if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++;
}
return (used*100)/(memtblsize[memx]);
}
//內存分配(內部調用)
//memx:所屬內存塊
//size:要分配的內存大小(字節)
//返回值:0XFFFFFFFF,代表錯誤;其他,內存偏移地址
u32 my_mem_malloc(u8 memx,u32 size)
{
signed long offset=0;
u32 nmemb; //需要的內存塊數
u32 cmemb=0;//連續空內存塊數
u32 i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先執行初始化
if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配
nmemb=size/memblksize[memx]; //獲取需要分配的連續內存塊數
if(size%memblksize[memx])nmemb++;
for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整個內存控制區
{
if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])cmemb++;//連續空內存塊數增加
else cmemb=0; //連續內存塊清零
if(cmemb==nmemb)//找到了連續nmemb個空內存塊
{
for(i=0;i {
mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;
}
return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址
}
}
return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配條件的內存塊
}
//釋放內存(內部調用)
//memx:所屬內存塊
//offset:內存地址偏移
//返回值:0,釋放成功;1,釋放失敗;
u8 my_mem_free(u8 memx,u32 offset)
{
int i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx])//未初始化,先執行初始化
{
mallco_dev.init(memx);
return 1;//未初始化
}
if(offset {
int index=offset/memblksize[memx]; //偏移所在內存塊號碼
int nmemb=mallco_dev.memmap[memx][index]; //內存塊數量
for(i=0;i {
mallco_dev.memmap[memx][index+i]=0;
}
return 0;
}else return 2;//偏移超區了.
}
//釋放內存(外部調用)
//memx:所屬內存塊
//ptr:內存首地址
void myfree(u8 memx,void *ptr)
{
u32 offset;
if(ptr==NULL)return;//地址為0.
offset=(u32)ptr-(u32)mallco_dev.membase[memx];
my_mem_free(memx,offset); //釋放內存
}
//分配內存(外部調用)
//memx:所屬內存塊
//size:內存大小(字節)
//返回值:分配到的內存首地址.
void *mymalloc(u8 memx,u32 size)
{
u32 offset;
offset=my_mem_malloc(memx,size);
if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;
else return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);
}