嵌入式无操作系统下管理内存和队列(类UCOS II思想)

例子：存储日志，最多存128条，每条最大1MB。

内存方面 因为嵌入式不适合用动态内存，会产生碎片。这里我们用 u8 data[LOG_SIZE];开辟固定128MB的内存区，再对其分为128个1MB内存块进行管理。

管理方法为：使用一个内存控制块结构体MCB，再编写增删改函数操作MCB进行管理。

队列方面我们使用循环队列，比如队列最多10个元素，我们存第11个元素时就会覆盖第一个。

管理方法为：使用一个队列控制块结构体LoopQueue，再编写增删改函数操作LoopQueue进行管理。

内存块与队列的关联是靠指针：

比如(存了信息的内存块1)与(队列位置1)

①我们可以把内存块1的地址指针存入队列位置1；

②也可以再定义个新结构体，包含内存块1的地址指针、信息的序号、信息的时间。再将这个结构体的指针存入队列位置1。

一、管理128MB内存

#define LOG_SIZE 0x8000000  //  (0x8000000 / 1024 / 1024= 128)
#define Blk_Num 128

//内存控制块结构体 Memory control block
typedef struct _MCB {
    void*   BeginAddr;  //指向开辟的内存的首地址
    uint32  TotalSize;  //开辟内存的总大小
    uint32  BlkSize;    //每个内存块的大小
    uint32  BlkNums;    //开辟的总内存块数目
    uint32  FreeBlks;   //可用的内存块数目
    uint32  BlkOut;     //获取内存时释放的位置
    uint32  BlkIn;      //回收内存时存放的位置
    uint32  MemAddr[Blk_Num];//该数组存储所有内存块的首地址
} MCB;

//对指定内存的实际操作就靠这两个全局变量
u8 data[LOG_SIZE];
MCB LogMCB;

//初始化，应该用函数执行，这里简单贴出来：
memset(data,0,sizeof(u8)*LOG_SIZE);

LogMCB.BeginAddr = data;
LogMCB.TotalSize = 0x8000000*sizeof(u8); //128MB
LogMCB.BlkSize   = 0x100000*sizeof(u8);  //1MB
LogMCB.BlkNums   = LogMCB.TotalSize/LogMCB.BlkSize;
LogMCB.FreeBlks  = LogMCB.BlkNums;
LogMCB.BlkIn     = 0;
LogMCB.BlkOut    = 0;
For(i=0;i<LogMCB.BlkNums;i++)
{
    LogMCB.MemAddr[i] = LogMCB.BeginAddr+(i*LogMCB.BlkSize);
}

//获取一块内存时各变量对应的操作：
LogMCB.MemAddr[LogMemObj.BlkOut] = 0; 置零
LogMCB.BeginAddr;   不变
LogMCB.TotalSize;   不变
LogMCB.BlkSize;     不变
LogMCB.BlkNums;     不变
LogMCB.FreeBlks--;  减一
LogMCB.BlkOut++;    加一
LogMCB.BlkIn;       不变

//释放一块内存时各变量对应的操作：
LogMCB.MemAddr[LogMemObj.BlkIn]  = addr;  赋值
LogMCB.BeginAddr;   不变
LogMCB.TotalSize;   不变
LogMCB.BlkSize;     不变
LogMCB.BlkNums;     不变
LogMCB.FreeBlks++;  加一
LogMCB.BlkOut;      不变
LogMCB.BlkIn++;     加一

代码为功能解析，实际使用应将初始化内存、获取内存、释放内存包装为函数。

//要理解内存控制结构体 每个成员的意义及用法

typedef struct _MCB {

void* BeginAddr; //指向开辟的内存的首地址

uint32 TotalSize; //开辟内存的总大小

uint32 BlkSize; //每个内存块的大小

uint32 BlkNums; //开辟的总内存块数目

uint32 FreeBlks; //可用的内存块数目

uint32 BlkOut; //获取内存时释放的位置

uint32 BlkIn; //回收内存时存放的位置

uint32 MemAddr[Blk_Num];//该数组存储所有内存块的首地址

} MCB;

//对指定内存的实际操作就靠这两个全局变量

u8 data[LOG_SIZE];

MCB LogMCB;

二、用循环队列管理日志

假如我们对日志是一直进行收发操作的，那么实际队列可能只用50条，就能满足128条日志的收发了。所以队列数不一定要内存块数这么大。

#define MAX 128
typedef struct _LoopQueue
{
    uint32    QueueMax;     //队列最大数目
    uint32    QueueUsed;    //使用了的数目
    uint32    QueueIn;      //进队位置
    uint32    QueueOut;     //出队位置
    void      *Member[MAX]; //存储每条日志的结构体指针
} LoopQueue;

LoopQueue LogQueue;

//initial
LogQueue.QueueMax  = MAX;
LogQueue.QueueUsed = 0;
LogQueue.QueueIn   = 0;
LogQueue.QueueOut  = 0;
for(int i=0;i<MAX;i++)
{
    LogQueue.Member[i] = NULL;
}

//存储一条日志到内存块后，将内存块地址存入队列。我们发送日志时 直接操作队列、间接操作内存块：
void *nowlog = LogMCB.MemAddr[LogMemObj.BlkOut] ;
LogMCB.MemAddr[LogMCB.FreeRingOut]  = 0;
LogMCB.FreeBlks--;
LogMCB.BlkOut++;    

LogQueue.Member[LogQueue.QueueIn]  =  (void *)nowlog ;
LogQueue.QueueUsed ++;
LogQueue.QueueIn   ++;

//删除一条日志时：
LOG * nlog = (LOG *)LogQueue.Member[LogQueue.QueueOut]  ;
LogQueue.Member[LogQueue.QueueOut] = NULL;
LogQueue.QueueOut ++；
LogQueue.QueueUsed --;

LogMCB.MemAddr[LogMCB.BlkIn]  = (void *)nlog;
LogMCB.FreeBlks++;
LogMCB.BlkIn++;     

//队列实现循环:
LogQueue.QueueIn  = LogQueue.QueueIn % LogQueue.QueueMax ;  //比如存第129条，会存储到物理第一条的位置
LogQueue.QueueOut = LogQueue.QueueOut  % LogQueue.QueueMax ;

比较重要的就是内存初始化，内存使用，内存回收，队列初始化，队列使用，队列回收。对日志实际赋值以外很多地方都是用的指针进行交互。

主要要理解存储、删除日志时：内存的管理、队列的管理方式：

//存储一条日志时：

//1、使用一个内存块

void* nowlog = LogMCB.MemAddr[LogMCB.BlkOut] ;

LogMCB.MemAddr[LogMCB.FreeRingOut] = 0;

LogMCB.FreeBlks--;

LogMCB.BlkOut++;

//2、在地址处写日志（不一定用这种方法）

memcpy(nowlog ,pdata, 0x100000*sizeof(u8));



//3、将日志指针存入队列

LogQueue.Member[LogQueue.QueueIn] = (void )nowlog ;

LogQueue.QueueUsed ++;

LogQueue.QueueIn ++;



//删除一条日志时：

//1、取出队列中的日志指针

void nowlog = (LOG *)LogQueue.Member[LogQueue.QueueOut] ;

LogQueue.Member[LogQueue.QueueOut] = NULL;

LogQueue.QueueOut ++；

LogQueue.QueueUsed --;

//2、该日志指针也是内存块首地址指针，回收该内存块

LogMCB.MemAddr[LogMCB.BlkIn] = (void *)nlog;

LogMCB.FreeBlks++;

LogMCB.BlkIn++;

//队列实现循环:

LogQueue.QueueIn = LogQueue.QueueIn % LogQueue.QueueMax ;

//比如存第129条，会存储到物理第一条的位置

LogQueue.QueueOut = LogQueue.QueueOut % LogQueue.QueueMax ;