STM32_内存管理

目录           1：内存管理简介

2：分块式内存管理

3：分块式内存管理，分配，释放原理

4：代码实现

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1：内存管理简介

      内存管理，是指软件运行时动态的对MCU内存资源的分配和使用的技术。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。

2：分块式内存管理

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。

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。

 内存分配方向：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，内存管理表全部清零，表示没有任何内存块被占用。

3：分块式内存管理，分配，释放原理

 分配原理：当指针p调用malloc申请内存的时候，先判断p要分配的内存块数（m），然后从第n项开始，向下查找，直到找到m块连续的空内存块（即对应内存管理表项为0），然后将这m个内存管理表项的值都设置为m（标记被占用），最后，把最后的这个空内存块的地址返回指针p，完成一次分配。注意，如果当内存不够的时候（找到最后也没找到连续的m块空闲内存），则返回NULL给p，表示分配失败。

  释放原理：  当指针p申请的内存用完，需要释放的时候，调用free函数实现。free函数先判断p指向的内存地址所对应的内存块，然后找到对应的内存管理表项目，得到p所占用的内存块数目m（内存管理表项目的值就是所分配内存块的数目），将这m个内存管理表项目的值都清零，标记释放，完成一次内存释放。

4：代码实现

eg:正点原子STM32F407探索者开发板

探索者开发板外扩了SRAM，同时片内有SRAM和CCM之分，所以有3片内存区域，MEM1表示内部SRAM内存池（128K字节），MEM2表示外扩内存池（1024K字节）。MEM3表示内部CCM内存池（64K字节），内部SRAM内存池加CCM内存池一共有192KB的SRAM,注意下，64KBCCM（内部耦合存储器）数据RAM不属于总线矩阵，只能通过CPU对其进行访问

//内存管理控制器
struct _m_mallco_dev
{
	void (*init)(u8);					//初始化
	u8 (*perused)(u8);		  	    	//内存使用率
	u8 	*membase[SRAMBANK];				//内存池 管理SRAMBANK个区域的内存
	u16 *memmap[SRAMBANK]; 				//内存管理状态表
	u8  memrdy[SRAMBANK]; 				//内存管理是否就绪
};

//内存管理控制器
struct _m_mallco_dev mallco_dev=
{
	my_mem_init,						//内存初始化
	my_mem_perused,						//内存使用率
	mem1base,mem2base,mem3base,			//内存池
	mem1mapbase,mem2mapbase,mem3mapbase,//内存管理状态表
	0,0,0,  		 					//内存管理未就绪
};

//内存管理初始化  
//memx:所属内存块
void my_mem_init(u8 memx)  
{  
    mymemset(mallco_dev.memmap[memx], 0,memtblsize[memx]*2);//内存状态表数据清零  
	mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]);	//内存池所有数据清零  
	mallco_dev.memrdy[memx]=1;								//内存管理初始化OK  
}  

void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)  
{  
    u8 *xs = s;  
    while(count--)*xs++=c;  
}	

  这样码出来看着清楚些，mymemset这个函数有3个参数，第一个是你要申请内存的地址，第二个是要设置的值，第三个是申请内存个数，回到my_mem_initt这个函数中，调用mymemset,传入地址和个数，看下面就明白了

//定义三个内存池
#define SRAMIN	 0		//内部内存池
#define SRAMEX   1		//外部内存池
#define SRAMCCM  2		//CCM内存池(此部分SRAM仅仅CPU可以访问!!!)


#define SRAMBANK 	3	//定义支持的SRAM块数.	


//mem1内存参数设定.mem1完全处于内部SRAM里面.
#define MEM1_BLOCK_SIZE			32  	  						//内存块大小为32字节
#define MEM1_MAX_SIZE			100*1024  						//最大管理内存 100K
#define MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE	MEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE 	//内存表大小

//mem2内存参数设定.mem2的内存池处于外部SRAM里面
#define MEM2_BLOCK_SIZE			32  	  						//内存块大小为32字节
#define MEM2_MAX_SIZE			960 *1024  						//最大管理内存960K
#define MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE	MEM2_MAX_SIZE/MEM2_BLOCK_SIZE 	//内存表大小
		 
//mem3内存参数设定.mem3处于CCM,用于管理CCM(特别注意,这部分SRAM,仅CPU可以访问!!)
#define MEM3_BLOCK_SIZE			32  	  						//内存块大小为32字节
#define MEM3_MAX_SIZE			60 *1024  						//最大管理内存60K
#define MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE	MEM3_MAX_SIZE/MEM3_BLOCK_SIZE 	//内存表大小
		 

//内存池(32字节对齐)
__align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE];								    //内部SRAM内存池   
__align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X68000000)));	//外部SRAM内存池
__align(32) u8 mem3base[MEM3_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X10000000)));	//内部CCM内存池
//内存管理表
u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];			                                        //内部SRAM内存池MAP
u16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));	//外部SRAM内存池MAP
u16 mem3mapbase[MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X10000000+MEM3_MAX_SIZE)));	//内部CCM内存池MAP
//内存管理参数	   
const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE};	//内存表个数
const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE,MEM3_BLOCK_SIZE};					//内存分块大小
const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE,MEM3_MAX_SIZE};

利用_attribute（（at））命令在指定地址申请内存,这也就是mymemset函数要传入的第一个参数，

那么为什么这句，第三个参数还要*2，因为在mymeset中u8 *xs = s;传入地址后，是以字节为单位处理的，而memtblsize中记录的数据是内存表个数，而申明内存表所用的单位是U16，两个字节。这样，传入的内存表的个数就要*2。

上面的，只是原子哥写的内存管理的一点点，确实一大堆宏定义，结构体，指针啥的看起来头疼，但是原理并不难，拿个小本本边看边记，还是能弄懂的。