Board logo

标题: ucos内存管理 [打印本页]
作者: yuyang911220    时间: 2015-11-22 19:37     标题: ucos内存管理

我们知道，在ANSI C中可以用malloc()和free()两个函数动态地分配内存和释放内存。但是，在嵌入式实时操作系统中，多次这样做会把原来很大的一块连续内存区域，逐渐地分割成许多非常小而且彼此又不相邻的内存区域，也就是内存碎片。由于这些碎片的大量存在，使得程序到后来连非常小的内存也分配不到。在4.02节的任务堆栈中，我们讲到过用malloc()函数来分配堆栈时，曾经讨论过内存碎片的问题。另外，由于内存管理算法的原因，malloc()和free()函数执行时间是不确定的。
在µC/OS-II中，操作系统把连续的大块内存按分区来管理。每个分区中包含有整数个大小相同的内存块，如同图F7.1。利用这种机制，µC/OS-II 对malloc()和free()函数进行了改进，使得它们可以分配和释放固定大小的内存块。这样一来，malloc()和free()函数的执行时间也是固定的了。
如图 F7.2，在一个系统中可以有多个内存分区。这样，用户的应用程序就可以从不同的内存分区中得到不同大小的内存块。但是，特定的内存块在释放时必须重新放回它以前所属于的内存分区。显然，采用这样的内存管理算法，上面的内存碎片问题就得到了解决。

图 F7.1 内存分区——Figure 7.1

图 F7.2 多个内存分区——Figure 7.2




内存控制块为了便于内存的管理，在µC/OS-II中使用内存控制块（memory control blocks）的数据结构来跟踪每一个内存分区，系统中的每个内存分区都有它自己的内存控制块。程序清单L7.1是内存控制块的定义。


  程序清单 L7.1 内存控制块的数据结构
  
  typedef  struct {
  
      void   *OSMemAddr;
  
      void   *OSMemFreeList;
  
      INT32U  OSMemBlkSize;
  
      INT32U  OSMemNBlks;
  
      INT32U  OSMemNFree;
  
  } OS_MEM;
  


.OSMemAddr是指向内存分区起始地址的指针。它在建立内存分区[见7.1节，建立一个内存分区，OSMemCreate()]时被初始化，在此之后就不能更改了。
.OSMemFreeList是指向下一个空闲内存控制块或者下一个空闲的内存块的指针，具体含义要根据该内存分区是否已经建立来决定[见7.1节]。
.OSMemBlkSize是内存分区中内存块的大小，是用户建立该内存分区时指定的[见7.1节]。
.OSMemNBlks是内存分区中总的内存块数量，也是用户建立该内存分区时指定的[见7.1节]。
.OSMemNFree是内存分区中当前可以得空闲内存块数量。
如果要在µC/OS-II中使用内存管理，需要在OS_CFG.H文件中将开关量OS_MEM_EN设置为1。这样µC/OS-II 在启动时就会对内存管理器进行初始化[由OSInit()调用OSMemInit()实现]。该初始化主要建立一个图 F7.3所示的内存控制块链表，其中的常数OS_MAX_MEM_PART（见文件OS_CFG.H）定义了最大的内存分区数，该常数值至少应为2。

图 F7.3 空闲内存控制块链表——Figure 7.3


建立一个内存分区，OSMemCreate()在使用一个内存分区之前，必须先建立该内存分区。这个操作可以通过调用OSMemCreate()函数来完成。程序清单L7.2说明了如何建立一个含有100个内存块、每个内存块32字节的内存分区。


  程序清单 L7.2 建立一个内存分区
  
  OS_MEM  *CommTxBuf;
  
  INT8U    CommTxPart[100][32];
  
  
  
  
  
  void main  (void)
  
  {
  
      INT8U err;
  
  
  
  
  
      OSInit();
  
      .
  
      .
  
      CommTxBuf =  OSMemCreate(CommTxPart, 100, 32, &err);
  
      .
  
      .
  
      OSStart();
  
  }
  


程序清单 L7.3是OSMemCreate()函数的源代码。该函数共有4个参数：内存分区的起始地址、分区内的内存块总块数、每个内存块的字节数和一个指向错误信息代码的指针。如果OSMemCreate()操作失败，它将返回一个NULL指针。否则，它将返回一个指向内存控制块的指针。对内存管理的其它操作，象OSMemGet()，OSMemPut()，OSMemQuery()函数等，都要通过该指针进行。
每个内存分区必须含有至少两个内存块[L7.3(1)]，每个内存块至少为一个指针的大小，因为同一分区中的所有空闲内存块是由指针串联起来的[L7.3(2)]。接着，OSMemCreate()从系统中的空闲内存控制块中取得一个内存控制块[L7.3(3)]，该内存控制块包含相应内存分区的运行信息。OSMemCreate()必须在有空闲内存控制块可用的情况下才能建立一个内存分区[L7.3(4)]。在上述条件均得到满足时，所要建立的内存分区内的所有内存块被链接成一个单向的链表[L7.3(5)]。然后，在对应的内存控制块中填写相应的信息[L7.3(6)]。完成上述各动作后，OSMemCreate()返回指向该内存块的指针。该指针在以后对内存块的操作中使用[L7.3(6)]。



欢迎光临 电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/) Powered by Discuz! 7.0.0