STM32F4——内存管理

一、简介：

    对于内存的管理主要是用来管理MCU在运行过程中内存资源的分配和使用问题，主要解决的问题是如何高效和快速的分配，并在适当时候回收内存资源，内存管理的方法也有很多种，但是最终都是在解决两个函数：malloc（内存申请）和free（内存释放）。

二、分块式内存管理原理

    存储方式：在这里介绍有关分块式内存管理的原理，对于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，对应内存管理表大小也为n，内存管理表的一项对应内存池的一块内存。

    内存管理表：当内存管理表中的该项值为0时，表示该块内存未被占用，当该项值不为0时表示该项对应的内存块已被占用，而其值表示被连续占用的内存块数，例如如果该项值为10，则表示有连续的10块内存被占用。

    内存分配：对于内存的分配，内存分配方向为从内存池顶部向底部分配。在内存初始化后内存管理表中的值都为0，表示没有内存被占用。

三、分块式内存管理的内存分配原理

    当指针p调用malloc函数分配内存的时候，首先根据需要内存大小判断需要的内存块数目，例如需要m个内存块，然后从n项开始向下查找，如果有连续的m块内存没有被占用（即内存管理表中的值为0），则将这连续的m块内存对应的内存管理表内存设置为m，标志该段内存被占用。再将最后为空内存的那个内存块地址返回给p，完成一次内存的分配！如果遍历这个内存池都没有发现需要的内存大小，内存分配失败。

四、分块式内存管理的内存释放原理

    当需要释放内存时，p调用free函数，free函数首先判断p指向的地址所在的内存池，通过内存池找到对应的内存管理表项，取得内存管理表项中的值m，将这连续的m个内存管理表项清0，完成一次内存释放。

五、代码体现

1、内存管理控制器：

//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};

2、内存管理和相关设置：

//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MAPu16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));//外部SRAM内存池MAPu16 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};//内存表大小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};//内存总大小

3、内存管理控制器设定：

//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};

4、内存管理的基本函数：

//复制内存//n:需要复制的内存长度(单位字节)void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n)  {      u8 *xdes=des;u8 *xsrc=src;     while(n--)*xdes++=*xsrc++;  }  //设置内存//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;  }

5、内存初始化；

//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  }  

6、内存使用率获取：

//获取内存使用率//memx:所属内存块//返回值:使用率(0~100)u8 my_mem_perused(u8 memx)  {      u32 used=0;      u32 i;      for(i=0;i<memtblsize[memx];i++)      {          if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++;     }     return (used*100)/(memtblsize[memx]);  } 

7、内存分配：

//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 my_mem_malloc(u8 memx,u32 size)  {      signed long offset=0;      u32 nmemb;//需要的内存块数      u32 cmemb=0;//连续空内存块数    u32 i;      if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先执行初始化     if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配    nmemb=size/memblksize[memx];  //获取需要分配的连续内存块数    if(size%memblksize[memx])nmemb++;      for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整个内存控制区      {     if(!mallco_dev.memmap[memx][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[memx][offset+i]=nmemb;              }              return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址  }    }      return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配条件的内存块  }  //分配内存(外部调用)//memx:所属内存块//size:内存大小(字节)//返回值:分配到的内存首地址.void *mymalloc(u8 memx,u32 size)  {      u32 offset;   offset=my_mem_malloc(memx,size);             if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;      else return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);  }  //重新分配内存(外部调用)//memx:所属内存块//*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(u8 memx,void *ptr,u32 size)  {      u32 offset;        offset=my_mem_malloc(memx,size);       if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;         else      {     mymemcpy((void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset),ptr,size);//拷贝旧内存内容到新内存           myfree(memx,ptr);  //释放旧内存        return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);  //返回新内存首地址    }  }

8、内存释放：

//释放内存(内部调用) //memx:所属内存块//offset:内存地址偏移//返回值:0,释放成功;1,释放失败;  u32 my_mem_free(u8 memx,u32 offset)  {      int i;      if(!mallco_dev.memrdy[memx])//未初始化,先执行初始化{mallco_dev.init(memx);            return 0xFFFFFFFF;//未初始化          }      if(offset<memsize[memx])//偏移在内存池内.     {          int index=offset/memblksize[memx];//偏移所在内存块号码          int nmemb=mallco_dev.memmap[memx][index];//内存块数量        for(i=0;i<nmemb;i++)  //内存块清零        {              mallco_dev.memmap[memx][index+i]=0;          }          return ((u32)memblksize[memx]*nmemb+offset);      }else return 0xFFFFFFFF;//偏移超区了.  }  //释放内存(外部调用) //memx:所属内存块//ptr:内存首地址 void *myfree(u8 memx,void *ptr)  {  u32 offset;   if(ptr==NULL)return NULL;//地址为0.   offset=(u32)ptr-(u32)mallco_dev.membase[memx];     mynmemb=my_mem_free(memx,offset);if(mynmemb==0XFFFFFFFF) return NULL;else return (void *)((u32)mallco_dev.membase[memx]+mynmemb);}  

六、总结：

    对于学习完内存的分配，感觉对其利用还是有很多问题，需要一点点总结好，多利用；这只是一个基础的用法，对于内存的分配方式还有很多种。

    在生活当中慢慢会发现，越是显的高大上的道理越是没有多大的意义，很多真正有意义的道理都是显的那么的简单，如果思想和道理也可以向上抽象的话，我想越是向上抽象，越是最简单不过的道理和理论；把最简单的道理做到了，就可以说是不简单了！