内存管理二

内存管理应用实例

本实例介绍FreeRTOS内存管理中heap_4方法的内存申请和释放函数的使用，并观察申请和释放过程中内存大小的变化情况

使用STM32CubeMX将FreeRTOS移植到工程中，创建一个任务，分别使用按键控制内存的申请、释放、使用和查询剩余空闲堆空间

Malloc_Task：用于完成内存的申请、释放、使用以及查询剩余空闲堆空间功能

1. STM32CubeMX设置

• RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
• PA0设置为GPIO输入模式、下拉模式；PE2/PE3/PE4设置为GPIO输入模式、上拉模式
• USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位；
• 激活FreeRTOS，添加任务，设置任务名称、优先级、堆栈大小、函数名称等参数

• 使用默认的heap_4内存分配方法

• 使用FreeRTOS操作系统，建议将HAL库的Timebase Source从SysTick改为其他定时器，选好定时器后，系统会自动配置TIM

• 输入工程名，选择路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h' files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

2. MDK-ARM软件编程

• 创建按键驱动文件key.c和key.h，参考 按键输入 例程

• 添加Malloc_Task任务函数代码

void Malloc_Task(void const * argument){
  uint8_t *buf;
  uint8_t i,key;
  uint32_t freemem;
  printf("Toal Heap Size: %d bytes\r\n",configTOTAL_HEAP_SIZE);
  for(;;){
    key = KEY_Scan(0);
	switch(key){
	  case KEY_UP_PRES:
	    buf = pvPortMalloc(30);
		printf("KEY_UP_PRES------Address of Malloced Memory: %#x\r\n",(int)buf);
		break;
	  case KEY_DOWN_PRES:
	    if(buf != NULL)
		  vPortFree(buf);
		printf("KEY_DOWN_PRES----Memory of buf was freed\r\n");
		buf = NULL;
		break;
	  case KEY_LEFT_PRES:
	    printf("KEY_LEFT_PRES----");
		if(buf != NULL){
		  i++;
		  sprintf((char*)buf,"The Malloced Buf was used %d times",i);
		  printf("%s\r\n",buf);
		}
		else
		  printf("Buf Memory was not malloced\r\n");
		break;
	  case KEY_RIGHT_PRES:
	    freemem = xPortGetFreeHeapSize();
		printf("KEY_RIGHT_PRES---Free Size of Heap: %d\r\n",freemem);
		break;
	}
	osDelay(10);
  }
}

3. 下载验证

编译无误下载到开发板后，打开串口调试助手后，打印出内存堆总的大小为3073字节，可见与STM32CubeMX中的设置的内存堆大小一致

• 按下KEY_RIGHT按键，查询到此时剩余的内存堆大小为2448字节

由于前面已经创建了一些用户任务和系统任务，所以被用掉一部分内存

• 按下KEY_UP按键，申请30个字节的内存，并打印出申请到的内存首地址

• 按下KEY_RIGHT按键，查询到此时剩余的内存堆大小为2408字节

申请了30个字节内存，但是查询显示内存堆被用掉40字节（2448-2408），是由于加上了结构体BlockLink_t的大小然后做8字节对齐后导致的

• 按下KEY_LEFT按键3次，打印出内存空间被使用3次

• 按下KEY_DOWN按键，释放内存

• 按下KEY_RIGHT按键，此时剩余的内存堆大小为2448字节，说明内存释放成功

• 按下KEY_LEFT按键，由于此时内存已经被释放，无法使用buf内存空间

注意： 内存申请和释放是要成对出现的，在一段内存没有被释放之前不能再次为其分配内存，否则容易出现内存泄漏现象

本例中，连续申请5次内存后，显示剩余内存为2248字节；之后连续5次释放内存，显示剩余内存为2288字节，也就是实际上只释放了一次内存。这就是内存泄漏，泄漏了160个字节的内存