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一文读懂FreeRTOS内存管理方案

自由坦荡的湖泊AI 57

前言:

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FreeRTOS内存管理是指FreeRTOS实时操作系统如何管理和分配内存资源的过程。FreeRTOS提供了多种内存管理方案,可以根据不同的应用场景和需求选择合适的方案。FreeRTOS内存管理的主要功能有:

从内存堆中动态分配和释放内存空间,用于创建和删除任务、队列、信号量、事件组、软件定时器等内核对象。从静态分配的内存空间中获取和归还内存空间,用于创建和删除内核对象,不使用任何内存堆。获取当前未分配的内存堆大小和历史最小值,用于监控和优化内存使用情况。定义和执行内存分配失败的钩子函数,用于处理异常情况或者执行其他操作。FreeRTOS内存管理的接口函数有:pvPortMalloc(size_t xSize):从内存堆中申请指定大小的内存空间,返回指针或者NULL。vPortFree(void *pv):释放之前申请的内存空间,归还给内存堆。vPortInitialiseBlocks(void):初始化内存堆,创建空闲链表。xPortGetFreeHeapSize(void):获取当前未分配的内存堆大小,单位为字节。xPortGetMinimumEverFreeHeapSize(void):获取未分配的内存堆历史最小值,单位为字节。FreeRTOS提供了五种不同的内存管理方案,分别是:heap_1.c:只实现了pvPortMalloc函数,不支持vPortFree函数,适合不需要删除内核对象的场景,实现最简单,没有碎片问题。heap_2.c:实现了pvPortMalloc和vPortFree函数,使用最佳匹配算法来分配内存,支持删除内核对象,但是不会合并相邻的空闲内存,容易产生碎片问题。适合频繁创建和删除大小相同的任务的场景。heap_3.c:使用标准C库中的malloc和free函数来分配和释放内存,堆大小由链接器配置决定,不受configTOTAL_HEAP_SIZE宏的影响。这些函数并非线程安全的,需要暂停调度器来保证安全性。这些函数也有不确定性和碎片化等问题。heap_4.c:实现了pvPortMalloc和vPortFree函数,使用首次适应算法来分配内存,支持删除内核对象,并且会合并相邻的空闲内存,减少碎片问题。适合频繁分配和释放不同大小的内存的场景。heap_5.c:实现了pvPortMalloc和vPortFree函数,使用首次适应算法来分配内存,支持删除内核对象,并且会合并相邻的空闲内存,减少碎片问题。与heap_4.c不同的是,它可以在多个非连续的内存区域中分配和释放内存,适合有多个RAM块或者有外部RAM扩展的场景。

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