STM32的内存管理

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这里针对STM32F407芯片+1M外部内存的内存管理！（全篇是个人愚见，如果错误，请不吝指出！）

首先，定义3个内存池，分别是内部SRAM，外表SRAM和CCM；通过指定内存中的绝对地址，后面就可以直接通过数组操纵内存数据了。这里的mem1的大小是112KB，这里用100KB，其余12KB 用作内存管理表；mem2的大小为1M，这里用960K,剩余用作内存管理表；mem3的大小为64KB，且CCM内存只能由CPU访问，这里用60KB，其余4KB用作内存管理表。

1 //内存池(32字节对齐)
2 __align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE];                                                    //内部SRAM内存池
3 __align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X68000000)));                    //外部SRAM内存池
4 __align(32) u8 mem3base[MEM3_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X10000000)));                    //内部CCM内存池

虚拟地址映射表的内存部分在下图中：

内存管理表，顾名思义，管理内存的，它们都会占用内存空间，就是上面说到的。

1 //内存管理表
2 u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];                                                    //内部SRAM内存池MAP
3 u16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));    //外部SRAM内存池MAP
4 u16 mem3mapbase[MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X10000000+MEM3_MAX_SIZE)));    //内部CCM内存池MAP

他们的具体大小如下：

 1 //mem1内存参数设定.mem1完全处于内部SRAM里面.
 2 #define MEM1_BLOCK_SIZE            32                                //内存块大小为32字节
 3 #define MEM1_MAX_SIZE            100*1024                          //最大管理内存 100K
 4 #define MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE    MEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE     //内存表大小
 5
 6 //mem2内存参数设定.mem2的内存池处于外部SRAM里面
 7 #define MEM2_BLOCK_SIZE            32                                //内存块大小为32字节
 8 #define MEM2_MAX_SIZE            960 *1024                          //最大管理内存960K
 9 #define MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE    MEM2_MAX_SIZE/MEM2_BLOCK_SIZE     //内存表大小
10
11 //mem3内存参数设定.mem3处于CCM,用于管理CCM(特别注意,这部分SRAM,仅CPU可以访问!!)
12 #define MEM3_BLOCK_SIZE            32                                //内存块大小为32字节
13 #define MEM3_MAX_SIZE            60 *1024                          //最大管理内存60K
14 #define MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE    MEM3_MAX_SIZE/MEM3_BLOCK_SIZE     //内存表大小

在定义一个结构体：

1 struct _m_mallco_dev
2 {
3     void (*init)(u8);                    //初始化
4     u8 (*perused)(u8);                      //内存使用率
5     u8     *membase[SRAMBANK];                //内存池 管理SRAMBANK个区域的内存
6     u16 *memmap[SRAMBANK];                 //内存管理状态表
7     u8  memrdy[SRAMBANK];                 //内存管理是否就绪
8 };

接着，定义一个结构体变量，就可以操作内存了，如下：

1 struct _m_mallco_dev mallco_dev=
2 {
3     my_mem_init,                        //内存初始化
4     my_mem_perused,                        //内存使用率
5     mem1base,mem2base,mem3base,            //内存池
6     mem1mapbase,mem2mapbase,mem3mapbase,//内存管理状态表
7     0,0,0,                               //内存管理未就绪
8 };

申请内存函数---my_mem_malloc

　　该函数的作用是划出一块内存给开发者，使用的方法是分配内存块，不足内存块大小的，按照一块进行划分，从高地址处开始划分，找到空的连续内存块，就在该内存块管理表中填入连续内存块数，这样该内存就被占用了，并且返回连续内存块的偏移地址；每一次划内存块，都是进行的整个内存块搜索。

 1 //内存分配(内部调用)
 2 //memx:所属内存块
 3 //size:要分配的内存大小(字节)
 4 //返回值:0XFFFFFFFF,代表错误;其他,内存偏移地址
 5 u32 my_mem_malloc(u8 memx,u32 size)
 6 {
 7     signed long offset=0;
 8     u32 nmemb;    //需要的内存块数
 9     u32 cmemb=0;//连续空内存块数
10     u32 i;
11     if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先执行初始化
12     if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配
13     nmemb=size/memblksize[memx];      //获取需要分配的连续内存块数
14     if(size%memblksize[memx])nmemb++;
15     for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整个内存控制区
16     {
17         if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])cmemb++;//连续空内存块数增加
18         else cmemb=0;                                //连续内存块清零
19         if(cmemb==nmemb)                            //找到了连续nmemb个空内存块
20         {
21             for(i=0;i<nmemb;i++)                      //标注内存块非空
22             {
23                 mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;
24             }
25             return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址
26         }
27     }
28     return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配条件的内存块
29 }  

内存使用率函数---my_mem_perused

　　该函数较简单，就是查内存管理表，计算剩余空闲内存块的大小，比上总内存块数，就得到了内存使用率。

 1 //获取内存使用率
 2 //memx:所属内存块
 3 //返回值:使用率(0~100)
 4 u8 my_mem_perused(u8 memx)
 5 {
 6     u32 used=0;
 7     u32 i;
 8     for(i=0;i<memtblsize[memx];i++)
 9     {
10         if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++;
11     }
12     return (used*100)/(memtblsize[memx]);
13 }

疑问：

　　关于清零内存空间，CCM和外部SRAM是除了内存管理表外的所以内存，全部清零，但是内部SRAM的112KB的空间是不一样的，u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE]; 定义的内存池基地址并不是从零开始的，那么100KB的内存会不会溢出？从高地址开始分配内存，分配的到吗？内存分配表的内存地址溢出了吗？--------这些问题暂时没有出现，程序正常运行，暂无定论。

注意：　

　关于堆栈在内存空间中的地址位置，在.map文件中可以找到，如果内存分配的时候，用到了这部分内存，是会出问题的，这是本内存管理存在的问题，最好是查.map文件后，避开这部分内存地址。