【STM32】內存管理

1、內存管理簡介

如何在LCD 上面實現SD卡文件瀏覽？

需要讀取所有文件名到內存，然后顯示到LCD。一般的方法，是定義一個數組來存儲所有文件名

1，需要知道最大文件名的長度。255字節。

2，需要知道文件個數。 100？1000？10000 ？

如果沒有內存管理：則要定義一個：uint8_t filenametbl[10000][255]; 的數組！（占用2550K字>節內存）

內存管理，是指軟件運行時對MCU內存資源的分配和使用的技術。(內存的大管家)

其最主要目的是：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。（防止內存泄露、內存碎片）

內存使用三部曲：1. 內存申請(分配) 2. 內存使用 3.內存釋放

內存管理的實現方法有很多種，最終都是實現2個函數：malloc和free；

malloc	內存申請
free	內存釋放

標準的 C 庫也提供了函數 malloc()和函數 free()來實現動態地申請和釋放內存 。

疑問：為啥不用標準的 C 庫自帶的內存管理算法？

因為標準 C 庫的動態內存管理方法有如下幾個缺點：

• 占用大量的代碼空間 不適合用在資源緊缺的嵌入式系統中
• 沒有線程安全的相關機制
• 運行有不確定性，每次調用這些函數時花費的時間可能都不相同
• 內存碎片化
• ………

2、分塊式內存管理（掌握）

分塊式內存管理由內存池和內存管理表兩部分組成。內存池被等分為n塊，對應的內存管理表，大小也為n，內存管理表的每一個項對應內存池的一塊內存。

內存管理表的項值代表的意義：當該項值為0時，代表對應的內存塊未被占用；當該項值非零時，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。

當內存管理剛初始化的時候，內存管理表全部清零，表示沒有任何內存塊被占用。

分配方向

分配原理

當指針p調用malloc申請內存時，

① 先判斷p要分配的內存塊數(m)

② 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)

③ 將這m個內存管理表項的值都設置為m（標記被占用）

④ 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：如果當內存不夠時(找到最后也沒有找到連續m塊空閑內存)，則返回NULL給p，表示分配失敗。

釋放原理

當指針p申請的內存用完，需要釋放的時候，調用free函數實現。

free函數實現：

① 先判斷p指向的內存地址所對應的內存塊

② 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

③ 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

分塊內存管理 管理內存情況

3、內存管理使用（掌握）

操作步驟

1、初始化內存

內存管理控制器 struct _m_malloc_dev
外擴SRAM 需初始化（內部SRAM不需要）
內存管理表 清零	void my_mem_init(uint8_t memx)

2、申請內存

void *mymalloc(uint8_t memx, uint32_t size)

3、操作內存

sprintf((char *)p, “Memory Malloc Test%03d”, i);

4、釋放內存(用完，一定要釋放)

void myfree(uint8_t memx, void *ptr)

/* 內存管理控制器 */
#define SRAMBANK 2 	/* 定義管理的內存片數*/
struct _m_mallco_dev
{void 		(*init)(uint8_t);			/* 函數指針，指向內存初始化函數，用于初始化內存管理 */uint8_t	(*perused)(uint8_t);		/* 函數指針，指向內存使用率函數，用于獲取內存使用率 */uint8_t 	*membase[SRAMBANK]; 	/* 內存池指針，指向內存池 */uint16_t 	*memmap[SRAMBANK];  	/* 內存管理表指針，指向內存管理表 */uint8_t  	memrdy[SRAMBANK]; 		/* 內存管理表就緒標志，用于表示內存管理表是否已初始化 */
};

struct _m_mallco_dev mallco_dev
{my_mem_init,	my_mem_perused, 		mem1base, mem2base,		mem1mapbase, mem2mapbase,	0, 0,	
};MEMx_MAX_SIZE 		內存池中內存塊大小
MEMx_ALLOC_TABLE_SIZE 	內存管理表中項數
/* 內存池 */
static __align(64) uint8_t mem1base[MEM1_MAX_SIZE];
static __align(64) uint8_t mem2base[MEM2_MAX_SIZE];
/* 內存管理表 */
static uint16_t mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];
static uint16_t mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE];

內存池

uint8_t mem1base[MEM1_MAX_SIZE]
MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE個內存塊

內存管理表

uint16_t mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE]
MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE個項
項的大小為2字節

void my_mem_init(uint8_t memx)
{uint8_t mttsize = sizeof(MT_TYPE); 	/* 獲取memmap數組的類型長度(uint16_t /uint32_t)*/my_mem_set(mallco_dev.memmap[memx], 0, memtblsize[memx] * mttsize);	/* 內存管理表數據清零 */mallco_dev.memrdy[memx] = 1;        	/* 內存管理初始化OK */
}
uint16_t my_mem_perused(uint8_t memx)
{uint32_t i, used = 0;for (i = 0; i < memtblsize[memx]; i++)if (mallco_dev.memmap[memx][i])used++;return (used * 1000) / (memtblsize[memx]);
}
void my_mem_set(void *s, uint8_t c, uint32_t count)
{uint8_t *xs = s;while (count--) *xs++ = c;
}

void *mymalloc(uint8_t memx, uint32_t size)
{uint32_t offset; 	offset = my_mem_malloc(memx, size);if (offset == 0xFFFFFFFF) return NULL;	/* 申請出錯 */else return (void *)((uint32_t)mallco_dev.membase[memx] + offset);	/* 申請沒問題，返回首地址 */
}
uint32_t my_mem_malloc(uint8_t memx, uint32_t size)
{/* 1、判斷內存塊memx是否已經初始化 *//* 2、通過size獲取需要分配的連續內存塊數x *//* 3、搜索符合 要求內存塊數x 的內存塊 *//* 4、找到符合要求內存塊數區域，對其管理表寫入內存塊數的值x，返回偏移地址 */
}