freertos源码解析-2内存管理

内存管理

• freertos支持动态分配内存和静态分配内存
• Freertos的内存分配是在portable层中实现，与内核实现分开。目录：Source/Portable/MemMang
  

静态内存管理

特点

1. 对象可以分配在特定的内存地址处；
2. 最大内存占用可以在链接时确定，而不是运行时；
3. 用户不需要关心内存分配失败的处理方式；
4. 允许在不使用动态内存分配的地方使用RTOS。

定义宏 configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION = 1 使用静态内存分配。既可以使用以下函数，里面使用的内存分配是静态内存分配方式。

动态内存管理

大多数使用freertos的场合，还是使用的动态内存分配。freertos提供了五种动态内存分配方法。如第一张图所示。
动态分配RTOS对象的特点：

1. 最大可能减少系统使用的最大RAM；
2. 当创建object时需要更少的函数参数；
3. 内存再RTOS的API函数函数中自动分配；
4. 应用程序不需要关心内存分配本身；
5. RTOS内存分配API函数，会返回heap的使用信息，使得用户可以优化heap的使用；
6. 内存分配的方法有多种方式，可以适应于不同的应用场合。

内核对象内存分配，分配的内存来自：special freertos heap。即ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ]也就是说，freertos运行起来后，里面动态分配的内存都是在ucheap中分配。栈也是从ucheap分配的 。

五种动态内存分配方法

• Heap1：适用于一旦创建好，就不需要删除的应用。（区别于静态分配)（自从freertos支持静态内存分配后，heap1分配方法很少被使用）
• Heap2：分配内存采用best fit算法；内存可以释放，但是不会被合并。
• Heap3：封装C标准的malloc函数和free函数，实现线程安全。使用条件：需要linker建立堆，编译器库实现malloc和free；不是确定性的；会增加RTOS内核的体积。
• Heap4：分配内存采用first fit策略（即选择第一个满足分配要求的内存块），释放内存后，相邻内存会被合并。所有内存块被按照地址从低到高保存在链表中，相邻内存块如果地址连续，则可以合并。
• Heap5：分配和释放策略类似于heap4。heap5同时允许使用多个非连续的内存区块作为系统的内存。
  使用vPortDefineHeapRegions()函数初始化；创建任何对象都会调用pvPortMalloc(0函数，在此之前必须调用vPortDefineHeapRegions()函数初始化初始化。vPortDefineHeapRegions()函数参数是一个HeapRegion结构体的数组，

const HeapRegion_t xHeapRegions[] =
{
    { ( uint8_t * ) 0x80000000UL, 0x10000 },
    { ( uint8_t * ) 0x90000000UL, 0xa0000 },
    { NULL, 0 } /* Terminates the array. */
};//各地址片段必须按顺序放置在数组中

Freertos操作系统是个大程序，那么这个程序运行过程中需要堆和栈。堆用于保存TCB或者队列、信号量等内核结构变量。栈用于保存每个任务的运行环境和过程变量or局部变量。于是在freertos编译的时候，定义了一个大的数组，ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ]。

整个ucheap是一个大数组，heap本来是堆的意思，但是这里可以说是堆，也可以说不是，自己灵活变通理解。每个任务函数需要用到的栈从这个heap中分配；内核控制变量：TCB和队列、信号量等也从heap中分配，都是使用pvPortMalloc()函数。
The xPortGetFreeHeapSize()可以返回剩余的heap空间大小；但是不能提供碎片信息。

参考资料

《Mastering the FreeRTOS™ Real Time Kernel》
《cortex M3 权威指南》
《freertos 开发手册》
freertos

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