FreeRTOS学习笔记-5-内存管理

内核使用标准的 malloc()与 free()库函数进行动态内存分配的缺点

1. 这两个函数在小型嵌入式系统中可能不可用。
2. 这两个函数的具体实现可能会相对较大，会占用较多宝贵的代码空间。
3. 这两个函数通常不具备线程安全特性。
4. 这两个函数具有不确定性。每次调用时的时间开销都可能不同。
5. 这两个函数会产生内存碎片。
6. 这两个函数会使得链接器配置得复杂。

FreeRTOS 将内存分配作为可移植层面(相对于基本的内核代码部分而言)。
这使得不同的应用程序可以提供适合自身的具体实现。

FreeRTOS 自带有三种 pvPortMalloc()与 vPortFree()实现范例，
这三个范例对应三个源文件： heap_1.c， heap_2.c， heap_3.c——这三个文件都
放在目录 FreeRTOS\Source\Portable\MemMang 中。

在小型嵌入式系统中，通常是在启动调度器之前创建任务，队列和信号量。这种情
况表明，动态分配内存只会出现在应用程序真正开始执行实时功能之前，而且内存一旦
分配就不会再释放。这就意味着选择内存分配方案时不必考虑一些复杂的因素，比如确
定性与内存碎片等，而只需要从性能上考虑，比如代码大小和简易性。

本章目的

• FreeRTOS 在什么时候分配内存。
• FreeRTOS 提供的三种内存分配方案范例。

1.内存分配方案范例

Heap_1.c

Heap_1.c 实现了一个非常基本的 pvPortMalloc()版本，而且没有实现 vPortFree()。
如果应用程序不需要删除任务，队列或者信号量，则具有使用 heap_1 的潜质。 Heap_1
总是具有确定性。

分配方案：

将 FreeRTOS 的内存堆空间看作一个简单的数组。当调用
pvPortMalloc()时，则将数组又简单地细分为更小的内存块。

数组的总大小(字节为单位)在 FreeRTOSConfig.h 中由 configTOTAL_HEAP_SIZE
定义。

这种方式定义一个巨型数组会让整个应用程序看起来耗费了许多内存。

Heap_2.c

Heap_2.c 也是使用了一个由 configTOTAL_HEAP_SIZE 定义大小的简单数组。不同于 heap_1 的是， heap_2 采用了一个最佳匹配算法来分配内存，并且支持内存释放。

最佳匹配算法保证 pvPortMalloc()会使用最接近请求大小的空闲内存块。

Heap_2.c 虽然不具备确定性，但是比大多数标准库实现的 malloc()与 free()更有效率，
不过静态数组任然会让整个应用程序耗费了许多内存。

Heap_3.c

Heap_3.c 简单地调用了标准库函数 malloc()和 free()，但是通过暂时挂起调度器使
得函数调用备线程安全特性。

void *pvPortMalloc( size_t xWantedSize )
{
    void *pvReturn;
    vTaskSuspendAll();
    {
        pvReturn = malloc( xWantedSize );
    }
    xTaskResumeAll();
    return pvReturn;
}

void vPortFree( void *pv )
{
    if( pv != NULL )
    {
        vTaskSuspendAll();
        {
            free( pv );
        }
        xTaskResumeAll();
    }
}