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有用过C语言编程的童鞋对动态管理内存肯定有点了解。。好处就不多说了 今天实现STM32的动态内存管理
内存管理,是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。其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,他们其实最终都是要实现两个函数:malloc 和 free(好熟悉); malloc 函数用于内存申请, free 函数用于内存释放。
实现方式:分块式内存管理
从上图可以看出,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。内存管理表的项值代表的意义为: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。
内寸分配方向如图所示,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,内存表全部清零,表示没有任何内存块被占用。
#ifndef __MALLOC_H #define __MALLOC_H #include "stm32f10x.h" #ifndef NULL #define NULL 0 #endif //内存参数设定. #define MEM_BLOCK_SIZE 32 //内存块大小为32字节 #define MEM_MAX_SIZE 42*1024 //最大管理内存 42K #define MEM_ALLOC_TABLE_SIZE MEM_MAX_SIZE/MEM_BLOCK_SIZE //内存表大小 //内存管理控制器 struct _m_mallco_dev { void (*init)(void); //初始化 u8 (*perused)(void); //内存使用率 u8 *membase; //内存池 u16 *memmap; //内存管理状态表 u8 memrdy; //内存管理是否就绪 }; extern struct _m_mallco_dev mallco_dev; //在mallco.c里面定义 void mymemset(void *s,u8 c,u32 count); //设置内存 void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n);//复制内存 void mem_init(void); //内存管理初始化函数(外/内部调用) u32 mem_malloc(u32 size); //内存分配(内部调用) u8 mem_free(u32 offset); //内存释放(内部调用) u8 mem_perused(void); //得内存使用率(外/内部调用) //用户调用函数 void myfree(void *ptr); //内存释放(外部调用) void *mymalloc(u32 size); //内存分配(外部调用) void *myrealloc(void *ptr,u32 size); //重新分配内存(外部调用) #endif
#include "malloc.h" //内存池(4字节对齐) __align(4) u8 membase[MEM_MAX_SIZE]; //SRAM内存池 //内存管理表 u16 memmapbase[MEM_ALLOC_TABLE_SIZE]; //SRAM内存池MAP //内存管理参数 const u32 memtblsize=MEM_ALLOC_TABLE_SIZE; //内存表大小 const u32 memblksize=MEM_BLOCK_SIZE; //内存分块大小 const u32 memsize=MEM_MAX_SIZE; //内存总大小 //内存管理控制器 struct _m_mallco_dev mallco_dev= { mem_init, //内存初始化 mem_perused, //内存使用率 membase, //内存池 memmapbase, //内存管理状态表 0, //内存管理未就绪 }; //复制内存 //*des:目的地址 //*src:源地址 //n:需要复制的内存长度(字节为单位) void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n) { u8 *xdes=des; u8 *xsrc=src; while(n--)*xdes++=*xsrc++; } //设置内存 //*s:内存首地址 //c :要设置的值 //count:需要设置的内存大小(字节为单位) void mymemset(void *s,u8 c,u32 count) { u8 *xs = s; while(count--)*xs++=c; } //内存管理初始化 void mem_init(void) { mymemset(mallco_dev.memmap, 0,memtblsize*2);//内存状态表数据清零 mymemset(mallco_dev.membase, 0,memsize); //内存池所有数据清零 mallco_dev.memrdy=1; //内存管理初始化OK } //获取内存使用率 //返回值:使用率(0~100) u8 mem_perused(void) { u32 used=0; u32 i; for(i=0;i<memtblsize;i++) { if(mallco_dev.memmap[i])used++; } return (used*100)/(memtblsize); } //内存分配(内部调用) //memx:所属内存块 //size:要分配的内存大小(字节) //返回值:0XFFFFFFFF,代表错误;其他,内存偏移地址 u32 mem_malloc(u32 size) { signed long offset=0; u16 nmemb; //需要的内存块数 u16 cmemb=0;//连续空内存块数 u32 i; if(!mallco_dev.memrdy)mallco_dev.init(); //未初始化,先执行初始化 if(size==0)return 0XFFFFFFFF; //不需要分配 nmemb=size/memblksize; //获取需要分配的连续内存块数 if(size%memblksize)nmemb++; for(offset=memtblsize-1;offset>=0;offset--) //搜索整个内存控制区 { if(!mallco_dev.memmap[offset])cmemb++; //连续空内存块数增加 else cmemb=0; //连续内存块清零 if(cmemb==nmemb) //找到了连续nmemb个空内存块 { for(i=0;i<nmemb;i++) //标注内存块非空 { mallco_dev.memmap[offset+i]=nmemb; } return (offset*memblksize); //返回偏移地址 } } return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配条件的内存块 } //释放内存(内部调用) //offset:内存地址偏移 //返回值:0,释放成功;1,释放失败; u8 mem_free(u32 offset) { int i; if(!mallco_dev.memrdy)//未初始化,先执行初始化 { mallco_dev.init(); return 1;//未初始化 } if(offset<memsize)//偏移在内存池内. { int index=offset/memblksize; //偏移所在内存块号码 int nmemb=mallco_dev.memmap[index]; //内存块数量 for(i=0;i<nmemb;i++) //内存块清零 { mallco_dev.memmap[index+i]=0; } return 0; }else return 2;//偏移超区了. } //释放内存(外部调用) //ptr:内存首地址 void myfree(void *ptr) { u32 offset; if(ptr==NULL)return;//地址为0. offset=(u32)ptr-(u32)mallco_dev.membase; mem_free(offset); //释放内存 } //分配内存(外部调用) //size:内存大小(字节) //返回值:分配到的内存首地址. void *mymalloc(u32 size) //返回任意类型指针(或者说地址?) { u32 offset; offset=mem_malloc(size); if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL; else return (void*)((u32)mallco_dev.membase+offset); } //重新分配内存(外部调用) //*ptr:旧内存首地址 //size:要分配的内存大小(字节) //返回值:新分配到的内存首地址. void *myrealloc(void *ptr,u32 size) { u32 offset; offset=mem_malloc(size); if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL; else { mymemcpy((void*)((u32)mallco_dev.membase+offset),ptr,size); //拷贝旧内存内容到新内存 myfree(ptr); //释放旧内存 return (void*)((u32)mallco_dev.membase+offset); //返回新内存首地址 } }
#include "led.h" #include "delay.h" #include "sys.h" #include "usart.h" #include "lcd.h" #include "key.h" #include "malloc.h" #include "usmart.h" int main(void) { u8 key; u8 i=0; u8 *p=0; u8 *tp=0; u8 paddr[18]; //存放P Addr:+p地址的ASCII值 NVIC_Configuration(); delay_init(); //延时函数初始化 uart_init(9600); //串口初始化为9600 LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 LCD_Init(); //初始化LCD usmart_dev.init(72); //初始化USMART KEY_Init(); //按键初始化 mem_init(); //初始化内存池 POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Mini STM32"); LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"MALLOC TEST"); LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK"); LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2014/3/12"); LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"KEY0:Malloc"); LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"KEY1:Write Data"); LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"WK_UP:Free"); POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色 LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"SRAM USED: %"); while(1) { key=KEY_Scan(0);//不支持连按 switch(key) { case 0: //没有按键按下 break; case 1: //KEY0按下 p=mymalloc(2048); //申请2K字节 if(p!=NULL)sprintf((char*)p,"Memory Malloc Test%03d",i);//向p写入一些内容 break; case 2: //KEY1按下 if(p!=NULL) { sprintf((char*)p,"Memory Malloc Test%03d",i);//更新显示内容 LCD_ShowString(60,250,200,16,16,p); //显示P的内容 } break; case 3: //WK_UP按下 myfree(p); //释放内存 p=0; //指向空地址 break; } if(tp!=p) { tp=p; sprintf((char*)paddr,"P Addr:0X%08X",(u32)tp); LCD_ShowString(60,230,200,16,16,paddr); //显示p的地址 if(p)LCD_ShowString(60,250,200,16,16,p);//显示P的内容 else LCD_Fill(60,250,239,266,WHITE); //p=0,清除显示 } delay_ms(10); i++; if((i%20)==0)//DS0闪烁. { LCD_ShowNum(60+80,190,mem_perused(),3,16);//显示内存使用率 LED0=!LED0; } } }
cortex_m3_stm32嵌入式学习笔记(二十四):内存管理实验(动态内存)
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