UCOSIII内存管理机制详解

目录

前言

1. 内存管理概述

2. 内存区域（存储区）和内存块

3. 存储区控制块（OS_MEM）

4. 内存管理函数

5. 内存碎片问题

6. 注意事项

7.代码实现

7.1创建内存区域

7.2申请内存

7.3释放内存

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前言

UCOSIII（即Micrium μC/OS-III）的内存管理是其操作系统功能的一个重要组成部分，旨在高效地管理和分配系统内存资源。以下是对UCOSIII内存管理的详细介绍：

1. 内存管理概述

UCOSIII将内存管理分为不同的区域（或称为“区”）和块。每个区域包含多个固定大小的内存块，这些内存块用于满足应用程序的不同内存需求。

2. 内存区域（存储区）和内存块

• 内存区域（存储区）：是一个连续的内存空间，被划分为多个固定大小的内存块。这些区域在程序中是固定的，通常通过数组来表示，例如u8 buffer[20][10]表示一个有20个存储块，每个存储块10字节的存储区。
• 内存块：是内存区域中的基本单位，具有固定的大小。应用程序可以根据需要申请和释放这些内存块。

3. 存储区控制块（OS_MEM）

UCOSIII使用OS_MEM结构体来表示内存区域（存储区）的控制块。这个结构体包含了关于内存区域的重要信息，如内存区域的起始地址、名称、空闲块指针、块大小、最大块数和空闲块数等。

struct OS_MEM {OS_OBJ_TYPE Type;       // 类型void *AddrPtr;          // 指向存储区起始地址CPU_CHAR *NamePtr;      // 指向存储区名字void *FreeListPtr;      // 指向空闲存储块OS_MEM_SIZE BlkSize;    // 存储块大小，单位：字节OS_MEM_QTY NbrMax;      // 存储区中总的存储块数OS_MEM_QTY NbrFree;     // 存储区中空闲存储块数// 可能还有其他用于调试的成员
};

4. 内存管理函数

UCOSIII提供了几个关键的内存管理函数，用于创建内存区域、申请和释放内存块：

• OSMemCreate()：创建一个新的内存区域。这个函数需要指定内存区域的名称、基地址、块数量和块大小等参数。
• OSMemGet()：从指定的内存区域中申请一个内存块。如果成功，该函数将返回一个指向内存块的指针；如果失败（例如，没有可用的内存块），则返回NULL。
• OSMemPut()：将之前申请的内存块释放回其所属的内存区域。这个函数需要指定内存区域和要释放的内存块指针。

5. 内存碎片问题

在嵌入式系统中，频繁地分配和释放小块内存可能会导致内存碎片问题。UCOSIII通过提供固定大小的内存块来避免这种情况，因为每个内存块在释放时都会返回到其原始的内存区域中，从而减少了内存碎片的产生。

6. 注意事项

• 在使用UCOSIII的内存管理功能时，应确保遵守其API函数的调用规则和限制。
• 根据应用程序的内存需求，合理规划和分配内存区域和内存块。
• 注意内存碎片问题，并尽可能避免在嵌入式系统中使用malloc()和free()等函数，因为它们可能会导致内存碎片的产生。

7.代码实现

7.1创建内存区域

//定义一个存储区
OS_MEM EXTERNAL_MEM;	
//存储区中存储块数量
#define EXTRENNAL_MEM_NUM		5
//每个存储块大小
//由于一个指针变量占用4字节所以块的大小一定要为4的倍数
//而且必须大于一个指针变量(4字节)占用的空间,否则的话存储块创建不成功
#define EXTERNAL_MEMBLOCK_SIZE	100
//存储区的内存池，使用外部SRAM
__align(32) volatile CPU_INT08U External_RamMemp[EXTRENNAL_MEM_NUM][EXTERNAL_MEMBLOCK_SIZE]  __attribute__((at(0XC0800000)));//创建一个存储分区OSMemCreate((OS_MEM*	)&EXTERNAL_MEM,(CPU_CHAR*	)"External Mem",(void*		)&External_RamMemp[0][0],(OS_MEM_QTY	)EXTRENNAL_MEM_NUM,(OS_MEM_SIZE)EXTERNAL_MEMBLOCK_SIZE,(OS_ERR*	)&err);	

7.2申请内存

typedef  unsigned  char        CPU_INT08U;                      /*  8-bit unsigned integer                              */
static u8 external_memget_num;
CPU_INT08U *external_buf;
//申请内存
external_buf=OSMemGet((OS_MEM*)&EXTERNAL_MEM,(OS_ERR*)&err);

7.3释放内存

OSMemPut((OS_MEM*	)&EXTERNAL_MEM,		//释放内存(void*		)external_buf,(OS_ERR* 	)&err);