uC/OS-II 内存管理

2023-01-28 19:31:11

UC/OS-II 内存管理

1. 简介
    uC/OS-II 不使用ANSI编译器的malloc(), free()，因为内存碎片，很可能获取不到一块连续的内存，这在嵌入式系统中是很危险的。同时malloc()和free()的执行时间也是不确定的。
    uC/OS-II 把内存划分为固定长度的块，一定数量的块组成一个partition，分配和回收的函数的执行时间是固定的，即常量时间。
    可以有一个或多个分区(partition), 每个分区的块大小可以不一样，这样想获取不同size的块，就从不同的分区取。再者，从哪个分区获取的块，回收时要重新放回获取内存时的分区，即哪来哪去。

2. 数据结构
内存控制块：用于跟踪内存分区，每个分区使用自己的内存控制块

 typedef struct {

        void *OSMemAddr;

        void *OSMemFreeList;

        INT32U OSMemBlkSize;

        INT32U OSMemNBlks;

        INT32U OSMemNFree;

 } OS_MEM;

OSMemAddr       : 内存分区的起始地址，分区建立时初始化，以后不再改变
   OSMemFreeList : 指针，两种用途：1.指向下一个空闲的内存控制块，2.指向下一个空闲的内存块，视情况定    ** 要注意区分内存控制块和内存块**
   OSMemBlkSize : 分区中内存块的大小
   OSMemNBlks     : 分区内内存块总数，分区建立时指定
   OSMemNFree    : 内存块的可用数，就是还剩多少个块可以分配。

两个选项：（OS_CFG.H）
OS_MEM_EN 1 允许初始化内存管理器
OS_MAX_MEM_PART 4 内存分区数，至少是2

图：

这个链表由OSMemInit()建立，而OSMemInit()由OSInit()自动调用

3. 建立分区
分区要先初始化才能使用，建立分区由OSMemCreate()完成:

OS_MEM OSMemCreate (void *addr, INT32U nblks, INT32U blksize, INT8U *err);

算法描述：
       1. nblks >=2， blksize > sizeof(void *), 否则报错,返回(OS_MEM *)0;
       2. 从OSMemFreeList取下一个内存控制块。因为一个分区需要一个内存控制块。
       验证一下不是空指针
           ** OSMemFreeList 是个全局变量 **, 指向上面图中的内存控制块链表头
       3. 将内存块连接起来，形成分区
       4. 初始化2中取出的内存控制块

简单点说，这个函数的功能就是把空闲的内存块连接起来形成分区，再将分区相关信息放入内存控制块。
代码这里就不粘出来了。函数执行后，内存分区如图：

值得注意的是，这些内存块是通过每个块的前面几个字节作为连接地址的。这就是为什么blksize > sizeof(void *)

4. 获取内存块
void * OSMemGet(OS_MEM *pmem, INT8U *err) ;

这个函数就是把内存控制块的OSMemFreeList所指向的内存块返回，然后OSMemFreeList(这个不是全局变量那个)指向下一个空闲内存块。

5. 返还内存块
INT8U OSMemPut(OS_MEM *pmem, void * pblk);

用完了就返还内存块到链表里。返还的位置还是OSMemFreeList.

6. 获取内存分区的状态
INT8U OSMemQuery(OS_MEM *pmem, OS_MEM_DATA *pdata);

状态用一个结构来表示:

typedef struct {

        void *OSAddr;        /* 分区的起始地址 */

        void *OSFreeList;    /* 空闲块的起始地址 */

        INT32U OSBlkSize;    /* 内存块的size */

        INT32U OSNBlks;      /* 分区里块的总数 */

        INT32U OSNFree;      /* 空闲块的数量 */

        INT32U OSNUsed;      /* 使用块的数量 */

} OS_MEM_DATA;

将内存控制块的各字段，赋给OS_MEM_DATA的各字段，很简单。

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