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基于STM32原子戰(zhàn)艦板內(nèi)存管理源碼

作者：時(shí)間：2016-12-01 來源：網(wǎng)絡(luò)

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struct _m_mallco_dev //內(nèi)存管理控制器

{

void (*init)(u8); //初始化

u8 (*perused)(u8); //內(nèi)存使用率

u8 *membase[2]; //內(nèi)存池管理2個(gè)區(qū)域的內(nèi)存

u16 *memmap[2]; //內(nèi)存管理狀態(tài)表

u8 memrdy[2]; //內(nèi)存管理是否就緒

};

extern struct _m_mallco_dev mallco_dev; //在mallco.c里面定義，定義全局變量，結(jié)構(gòu)體變量mallco_dev

void mymemset(void *s,u8 c,u32 count); //設(shè)置內(nèi)存

void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n);//復(fù)制內(nèi)存

void mem_init(u8 memx); //內(nèi)存管理初始化函數(shù)(外/內(nèi)部調(diào)用)

u32 mem_malloc(u8 memx,u32 size); //內(nèi)存分配(內(nèi)部調(diào)用)

u8 mem_free(u8 memx,u32 offset); //內(nèi)存釋放(內(nèi)部調(diào)用)

u8 mem_perused(u8 memx); //獲得內(nèi)存使用率(外/內(nèi)部調(diào)用)

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//用戶調(diào)用函數(shù)

void myfree(u8 memx,void *ptr); //內(nèi)存釋放(外部調(diào)用)

void *mymalloc(u8 memx,u32 size); //內(nèi)存分配(外部調(diào)用)

void *myrealloc(u8 memx,void *ptr,u32 size);//重新分配內(nèi)存(外部調(diào)用)

#endif

這部分代碼，定義了很多關(guān)鍵數(shù)據(jù)，比如內(nèi)存塊大小的定義：MEM1_BLOCK_SIZE和MEM2_BLOCK_SIZE，都是32字節(jié)。內(nèi)存池總大小，內(nèi)部為40K，外部為200K（最大支持到近1M字節(jié)，不過為了方便演示，這里只管理200K內(nèi)存）。MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE和MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE，則分別代表內(nèi)存池1和2的內(nèi)存管理表大小。

從這里可以看出，如果內(nèi)存分塊越小，那么內(nèi)存管理表就越大，當(dāng)分塊為2字節(jié)1個(gè)塊的時(shí)候，內(nèi)存管理表就和內(nèi)存池一樣大了（管理表的每項(xiàng)都是u16類型）。顯然是不合適的，我們這里取32字節(jié)，比例為1:16，內(nèi)存管理表相對(duì)就比較小了。

主函數(shù)部分：

int main(void)

{

u8 key;

u8 i=0;

u8 *p=0;

u8 *tp=0;

u8 paddr[18]; //存放的內(nèi)容“P Addr:+p地址的ASCII值”

u8 sramx=0; //默認(rèn)為內(nèi)部sram

Stm32_Clock_Init(9); //系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置

uart_init(72,9600); //串口初始化為9600

delay_init(72); //延時(shí)初始化

led_init(); //初始化與LED連接的硬件接口

LCD_Init(); //初始化LCD

usmart_dev.init(72); //初始化USMART

Key_Init(); //按鍵初始化

FSMC_SRAM_Init(); //初始化外部SRAM,因?yàn)橛玫搅送獠縮ram

mem_init(SRAMIN); //初始化內(nèi)部?jī)?nèi)存池，SRAMIN==0

mem_init(SRAMEX); //初始化外部?jī)?nèi)存池，SRAMEX==1

POINT_COLOR=RED;//設(shè)置字體為紅色

LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32");

LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"MALLOC TEST");

LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"WANG YAN");

LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2013/12/16");

LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"key_right:Malloc key_left:Free");

LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"wake_up:SRAMx key_down:Read");

POINT_COLOR=BLUE;//設(shè)置字體為藍(lán)色

LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"SRAMIN");

LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"SRAMIN USED: %");

LCD_ShowString(60,210,200,16,16,"SRAMEX USED: %");

while(1)

{

key=Key_Scan(0);//不支持連按

switch(key)

{

case 0://沒有按鍵按下

break;

case key_right: //KEY0按下

p=mymalloc(sramx,2048);//申請(qǐng)2K字節(jié)，即64個(gè)內(nèi)存塊的空間

if(p!=NULL)sprintf((char*)p,"Memory Malloc Test%03d",i);//向p寫入一些內(nèi)容

break;

case key_down: //KEY1按下

if(p!=NULL) //NULL==0;

{

sprintf((char*)p,"Memory Malloc Test%03d",i);//更新顯示內(nèi)容

// LCD_ShowString(60,270,200,16,16,p);

LCD_ShowString(60,250,200,16,16,p);//顯示P的內(nèi)容

printf("Memory Malloc Test%03d",i);//將“Memory Malloc Test”用串口輸出，利用串口助手可以看到輸出的結(jié)果

//"03"表示參數(shù)“i”的值只顯示3位，%-輸出控制符;d-將“i”以十進(jìn)制的形式輸出；i的范圍0--255；輸出參數(shù)可以是多個(gè)，可以參考郝斌老師的相關(guān)視頻；

//輸出控制符包含：%Ld--L代表long類型；%c--代表字符類型；：%X--代表16進(jìn)制并大寫；

}

break;

case key_left: //KEY2按下

myfree(sramx,p);//釋放內(nèi)存

p=0; //指向空地址

break;

case wake_up: //KEY UP按下

sramx=!sramx;//切換當(dāng)前malloc/free操作對(duì)象

if(sramx)LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"SRAMEX");

else LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"SRAMIN");

break;

}

if(tp!=p)

{//在內(nèi)存paddr值處顯示：“P Addr:0X%08X”，“0X%08X”以大寫16進(jìn)制顯示參數(shù)tp（32位），“08”表示8位數(shù)。0X AAAA AAAA

//剛進(jìn)入程序時(shí)，因?yàn)閳?zhí)行了“mem_init(SRAMIN);”初始化函數(shù)，所以p==0；所以LCD不會(huì)有顯示

//因?yàn)槌绦蛞婚_始就有“u8 *tp=0;”，所以若不按下任何按鍵LCD就不會(huì)顯示下面的內(nèi)容（即“if(tp!=p)”控制的顯示內(nèi)容）；

tp=p;//PAddr顯示的是指針p本身的地址值；指針值是u32類型

sprintf((char*)paddr,"P Addr:0X%08X",(u32)tp);//將指針p本身的地址值在LCD上打印出來即顯示

LCD_ShowString(60,230,200,16,16,paddr); //顯示p的地址

if(p)

LCD_ShowString(60,250,200,16,16,p);//顯示P的內(nèi)容，即指針p內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)“Memory Malloc Test%03d”

else LCD_Fill(60,250,239,266,WHITE); //p=0,清除顯示

}

delay_ms(10);

i++;

if((i%20)==0)//DS0閃爍.

{

LCD_ShowNum(60+96,190,mem_perused(SRAMIN),3,16);//顯示內(nèi)部?jī)?nèi)存使用率

LCD_ShowNum(60+96,210,mem_perused(SRAMEX),3,16);//顯示外部?jī)?nèi)存使用率

led0=!led0;

}

}

}

總結(jié)：通過內(nèi)存管理的學(xué)習(xí)，更加深刻的領(lǐng)會(huì)到指針是c語言的靈魂，對(duì)c語言的知識(shí)是一個(gè)鞏固和提高；同時(shí)也學(xué)習(xí)到了sprintf（）函數(shù)的運(yùn)用技巧。

本章希望利用USMART調(diào)試內(nèi)存管理，所以在USMART里面添加了mymalloc和myfree兩個(gè)函數(shù)，用于測(cè)試內(nèi)存分配和內(nèi)存釋放。大家可以通過USMART自行測(cè)試。

4,下載驗(yàn)證：

在代碼編譯成功之后，我們通過下載代碼到ALIENTEK戰(zhàn)艦STM32開發(fā)板上，得到如圖所示界面：

可以看到，內(nèi)外內(nèi)存的使用率均為0%，說明還沒有任何內(nèi)存被使用，此時(shí)我們按下KEY0，就可以看到內(nèi)部?jī)?nèi)存被使用5%（每按下一次申請(qǐng)2K的空間，lcd上顯示的使用率遞增5%；20*2K==40K）了，同時(shí)看到下面提示了指針p所指向的地址（其實(shí)就是被分配到的內(nèi)存地址）和內(nèi)容。多按幾次KEY0，可以看到內(nèi)存使用率持續(xù)上升（注意對(duì)比p的值，可以發(fā)現(xiàn)是遞減的，說明是從頂部開始分配內(nèi)存！），此時(shí)如果按下KEY2，可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)存使用率降低了5%，但是再按KEY2將不再降低，說明“內(nèi)存泄露”了。這就是前面提到的對(duì)一個(gè)指針多次申請(qǐng)內(nèi)存，而之前申請(qǐng)的內(nèi)存又沒釋放，導(dǎo)致的“內(nèi)存泄露”。

按KEY_UP按鍵，可以切換當(dāng)前操作內(nèi)存（內(nèi)部?jī)?nèi)存/外部?jī)?nèi)存），KEY1鍵用于更新p的內(nèi)容，更新后的內(nèi)容將重新顯示在LCD模塊上面。

本章，我們還可以借助USMART，測(cè)試內(nèi)存的分配和釋放，有興趣的朋友可以動(dòng)手試試。如右圖USMART測(cè)試內(nèi)存管理函數(shù)所示。

/////////////////////////插補(bǔ)：printf和sprintf函數(shù)的用法////////////////////////////

printf和sprintf函數(shù)的用法非常重要，用于程序參數(shù)調(diào)試。這兩個(gè)函數(shù)都包含在系統(tǒng)啟動(dòng)代碼“stdio.h”頭文件中；

1，例：printf("Memory Malloc Test%03d",i);//將“Memory Malloc Test”用串口輸出，利用串口助手可以看到輸出的結(jié)果；

"03"表示參數(shù)“i”的值只顯示3位，%d-輸出控制符;d-將“i”以十進(jìn)制的形式輸出；i的范圍0--255（因?yàn)槭莡8類型）；輸出參數(shù)可以是多個(gè)，可以參考郝斌老師的相關(guān)視頻；輸出控制符包含：%Ld--L代表long類型；%c--代表字符類型；：%X--代表16進(jìn)制并大寫；%s-字符串類型

2，如何理解字符串打印函數(shù)int sprintf(char * __restrict /*s*/, const char * __restrict /*format*/, ...) __attribute__((__nonnull__(1,2)));？

在內(nèi)存管理實(shí)驗(yàn)中例如，sprintf((char*)p,"Memory Malloc Test%03d",i)函數(shù)的使用問題：

1），第一個(gè)形參(char*)p的意思是（第一個(gè)形參必須是指針類型），第二個(gè)形參即字符串“Memory Malloc Test%03d”存儲(chǔ)在內(nèi)存中的具體指針值，因?yàn)樽址莡8類型即char*類型，所以“(char*)p”與之呼應(yīng)；因?yàn)榈诙€(gè)形參“Memory Malloc Test%03d”中有輸出控制符“%03d”，所以第一個(gè)形參(char*)p的值是變化的（因?yàn)閰?shù)“i”的值在變）；這里輸出控制符“%03d”的意思可以參考printf（）函數(shù)；

也就是說，sprintf函數(shù)的第一個(gè)形參必須是指針類型，它是第二個(gè)形參（輸出內(nèi)容）在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的首地址，是一個(gè)指針變量，第三個(gè)形參就是要輸出的參數(shù)；所以說sprintf函數(shù)包含的內(nèi)容很多，作用很大。

2），sprintf函數(shù)的作用是在顯示屏中顯示相關(guān)參數(shù)，即向p寫入一些內(nèi)容即Memory Malloc Test%03d”；

結(jié)合LCD_ShowString(60,270,200,16,16,p)的顯示結(jié)果更好理解，即顯示P的存儲(chǔ)內(nèi)容即在相應(yīng)的坐標(biāo)處“Memory Malloc Test%03d”；”

3），例子：

u8 s[8];

char* who = "I"; //將字符“I”賦給char* 類型變量who；

char* whom = "STM32"; //將字符串“STM32”賦給char* 類型變量whom；

sprintf(s, "%s love %s.", who, whom); //產(chǎn)生："I love STM32. " 這字符串寫到s中

LCD_ShowString(60,250,200,16,16,s);

//sprintf(s, "%10.3f", 3.1415626); //產(chǎn)生：" 3.142"，浮點(diǎn)型顯示

4），sprintf函數(shù)一般情況下是用在需要字符顯示的場(chǎng)合，比如你要顯示一個(gè)數(shù)字，通常的做法是取出某一位然后加上0x30這個(gè)數(shù)，這樣一位一位來比較麻煩，用sprintf這個(gè)函數(shù)呢，一次性就給你搞定了

比如你想打印3.1415926這個(gè)數(shù)值到液晶上顯示，通常的做法代碼就很多而且亂，有了這個(gè)函數(shù)呢，直接這樣

float PI=3.1415926;

u16 strbuffer[10];

sprintf(strbuffer,"PI=:%09d",PI);

然后直接將strbuffer這個(gè)數(shù)組送去顯示即可，或者打印到串口，這樣就可以直接字符顯示了

注意：sprintf函數(shù)必須結(jié)合LCD顯示函數(shù)使用才能有效！并且形參必須定義好合適的數(shù)據(jù)類型；sprintf（）函數(shù)的最大作用就是非常方便的在LCD顯示屏上顯示自己想要的數(shù)據(jù)類型！參考關(guān)于sprintf函數(shù)的實(shí)驗(yàn)。

3，疑問？

a，在51單片機(jī)中，如何將sprintf函數(shù)包含進(jìn)51的啟動(dòng)代碼中？如果不將sprintf函數(shù)包含進(jìn)51的頭文件，顯示屏肯定不能用sprintf函數(shù)顯示數(shù)據(jù)。

b，在stdio.h中，找到的是int sprintf(char * __restrict /*s*/, const char * __restrict /*format*/, ...) __attribute__((__nonnull__(1,2)));怎么看不到函數(shù)內(nèi)容？

sprintf是C語言標(biāo)準(zhǔn)庫提供的函數(shù), 包含在stdio.h中, 只要在文件頭#include 即可.

原型為int sprintf ( char * str, const char * format, ... );

/////////////////////////插補(bǔ)：printf和sprintf函數(shù)的用法////////////////////////////

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