(四)單片機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，任務(wù)調(diào)度思想
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一、內(nèi)存分配：
1.1 申請(qǐng)一塊內(nèi)存大小定義：
#define MEM_0_SIZE (8) //8字節(jié)
#define MEM_1_SIZE (16) //16字節(jié)
#define MEM_2_SIZE (32)
#define MEM_3_SIZE (64)
#define MEM_4_SIZE (128)
#define MEM_5_SIZE (256)
1.2 設(shè)定SIZE大小內(nèi)存可申請(qǐng)到的內(nèi)存塊最大個(gè)數(shù)定義：
#define MEM_0_COUNT (16) //最大16個(gè)內(nèi)存塊
#define MEM_1_COUNT (16)
#define MEM_2_COUNT (32)
#define MEM_3_COUNT (32)
#define MEM_4_COUNT (32)
#define MEM_5_COUNT (16)
1.3 內(nèi)存數(shù)組定義
static u8 g_8bytesmem[MEM_0_COUNT*MEM_0_SIZE];
static u8 g_16bytesmem[MEM_1_COUNT*MEM_1_SIZE];
static u8 g_32bytesmem[MEM_2_COUNT*MEM_2_SIZE];
static u8 g_64bytesmem[MEM_3_COUNT*MEM_3_SIZE];
static u8 g_128bytesmem[MEM_4_COUNT*MEM_4_SIZE];
static u8 g_256bytesmem[MEM_5_COUNT*MEM_5_SIZE];
1.4 內(nèi)存管理結(jié)構(gòu)體定義
typedef struct _mem_t
{
//控制標(biāo)記
u32 flag;//每種內(nèi)存最多32塊
/*每塊內(nèi)存的大小*/
u16 size;
/*內(nèi)存塊個(gè)數(shù)*/
u16 count;
/*內(nèi)存開始指針*/
u8 *buf;
}mem_t;
1.5 內(nèi)存分配設(shè)計(jì)思想：
我們?cè)O(shè)置動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的初衷在于：有些單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存資源比較少，便顯得特別珍貴，因此我們要實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的反復(fù)利用，好像就像一個(gè)池子一樣，我們要循環(huán)利用池子里的水資源。比如說(shuō)洗澡時(shí)，如果是噴頭式的，這樣如果不去回收水便會(huì)浪費(fèi)；而如果是在澡池子里洗澡，每次利用完水后，水資源便會(huì)重新回到池子，可循環(huán)的利用起來(lái)。我們?cè)O(shè)置動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配也是這個(gè)原理，使用之前先去申請(qǐng)，使用結(jié)束后便釋放，下次便可繼續(xù)申請(qǐng)?jiān)搩?nèi)存，循環(huán)利用內(nèi)存池里的資源。
我們先定義6個(gè)數(shù)組，各個(gè)數(shù)組大小為XXX_SIZE * XXX_COUNT，XXX_SIZE是每個(gè)內(nèi)存塊大小，XXX_COUNT是內(nèi)存塊的個(gè)數(shù)。將各數(shù)組的首地址賦給g_mem_mngt[i].buf（i：0-5）m_mngt[i].buf便分別指向每個(gè)數(shù)組的首地址。我們申請(qǐng)某一長(zhǎng)度len的內(nèi)存時(shí)，通過(guò)計(jì)算選定匹配的內(nèi)存塊大小，然后從對(duì)應(yīng)內(nèi)存池首地址去查找空閑的內(nèi)存塊，找到即停止查找，將該內(nèi)存塊起始地址取出便為我們申請(qǐng)到的內(nèi)存塊，申請(qǐng)到后將該地址標(biāo)記，表示已被占用，下次不能再申請(qǐng)到。
釋放內(nèi)存，首先根據(jù)內(nèi)存節(jié)點(diǎn)所在的起始地址與各個(gè)內(nèi)存池起始地址和結(jié)束地址，判斷內(nèi)存節(jié)點(diǎn)所有所在的內(nèi)存池，然后從該內(nèi)存池首地址開始查找，定位該內(nèi)存落在的內(nèi)存塊控制區(qū)域，找到后則停止查找，并將該內(nèi)存塊標(biāo)記位清零，表示該內(nèi)存塊已空閑，下次可申請(qǐng)使用。
1.6 各個(gè)內(nèi)存塊初始化，申請(qǐng)的起始地址、內(nèi)存塊個(gè)數(shù)、字節(jié)大小、標(biāo)志位定義
void mem_init(void)
{
g_mem_mngt[0].buf = g_8bytesmem;
g_mem_mngt[0].count = MEM_0_COUNT;
g_mem_mngt[0].size = MEM_0_SIZE;
g_mem_mngt[0].flag = 0;
g_mem_mngt[1].buf = g_16bytesmem;
g_mem_mngt[1].count = MEM_1_COUNT;
g_mem_mngt[1].size = MEM_1_SIZE;
g_mem_mngt[1].flag = 0;
g_mem_mngt[2].buf = g_32bytesmem;
g_mem_mngt[2].count = MEM_2_COUNT;
g_mem_mngt[2].size = MEM_2_SIZE;
g_mem_mngt[2].flag = 0;
g_mem_mngt[3].buf = g_64bytesmem;
g_mem_mngt[3].count = MEM_3_COUNT;
g_mem_mngt[3].size = MEM_3_SIZE;
g_mem_mngt[3].flag = 0;
g_mem_mngt[4].buf = g_128bytesmem;
g_mem_mngt[4].count = MEM_4_COUNT;
g_mem_mngt[4].size = MEM_4_SIZE;
g_mem_mngt[4].flag = 0;
g_mem_mngt[5].buf = g_256bytesmem;
g_mem_mngt[5].count = MEM_5_COUNT;
g_mem_mngt[5].size = MEM_5_SIZE;
g_mem_mngt[5].flag = 0;
#ifdef MEM_DEBUG
memset(g_count, 0, sizeof(g_count));
#endif
#if CODE_REDUN
mem_fail = 0;
#endif
}
1.7 內(nèi)存塊申請(qǐng)
查找可申請(qǐng)內(nèi)存起始地址，返回值為內(nèi)存塊起始地址。該類型函數(shù)有void * mem_alloc(u8 size)和void *mem_isr_alloc(u8 size)兩種函數(shù)定義，文章中只附加在非中斷模式下代碼。在非中斷模式下，申請(qǐng)內(nèi)存塊之前要先關(guān)閉中斷，申請(qǐng)結(jié)束后再打開中斷通知將申請(qǐng)到的內(nèi)存地址標(biāo)志位置1，表示已申請(qǐng)，這樣做比較安全。在中斷模式下，不必做此操作，其他寫法都一致。
void * mem_alloc(u8 size)
{
u8 i, j;
mem_t * memptr = NULL;
u8 * ptr = NULL;
/*先找到內(nèi)存適合的控制塊所在控制頭*/
for(i = 0; i < MEM_TYPE_COUNT; i++)
{
if(size <= g_mem_mngt[i].size)
{
memptr = &g_mem_mngt[i];
//找到空閑的控制塊
ptr = memptr->buf;
for(j = 0; j < memptr->count; j++, ptr += memptr->size)
{
__disable_irq();
if(!(memptr->flag & (1< { //標(biāo)記占用 memptr->flag |= (1< __enable_irq(); return ptr; } __enable_irq(); } #ifdef MEM_DEBUG //內(nèi)存不足,記錄一下 MEM_STATIC_INC(i); #endif } } #if CODE_REDUN mem_fail++; #endif return NULL; } 1.8 內(nèi)存的釋放 釋放內(nèi)存，即將表示該內(nèi)存的占有標(biāo)志位清零，釋放后下次便可申請(qǐng)?jiān)搩?nèi)存。釋放內(nèi)存函數(shù)分為void mem_free(void * ptr)和void mem_isr_free(void * ptr)兩種，一種是在非中斷模式下，一種是在中斷模式下。在非中斷模式下釋放之前應(yīng)先關(guān)閉總中斷，防止被打斷，釋放結(jié)束后再打開總中斷。在中斷模式下則不必處理該操作。 void mem_free(void * ptr) { u8 i; mem_t * memp = NULL; u8 * optr = ptr; u8 j; u8 * p; for(i = 0; i < MEM_TYPE_COUNT; i++) { memp = &g_mem_mngt[i]; //定位該內(nèi)存指針落在哪個(gè)控制區(qū)域 if(optr >= memp->buf && optr < memp->buf + memp->size*memp->count) { for(p = memp->buf, j=0; j < memp->count; p += memp->size, j++) { if((optr >= p) && (optr < p + memp->size)) { __disable_irq(); memp->flag &= ~(1< #if PRINTF_ON stmprintf("free size:%d,j:%drn",memp->size, j); #endif __enable_irq(); return; } } } } } 二、任務(wù)調(diào)度 /*鏈表的定義,list_head g_idlelist表示空閑可用任務(wù)節(jié)點(diǎn)鏈表，list_head g_runlist表示即將使用的任務(wù)節(jié)點(diǎn)鏈表。*/ static struct list_head g_runlist; static struct list_head g_idlelist; /*任務(wù)節(jié)點(diǎn)*/ typedef struct node { struct list_head next; //雙向鏈表定義 handle callback; //任務(wù)操作函數(shù)指針 u8 *para; //任務(wù)操作函數(shù)參數(shù) u8 flag; //,標(biāo)志字段，當(dāng)前用來(lái)表示任務(wù)優(yōu)先級(jí) }task_node_t; //任務(wù)節(jié)點(diǎn) /*任務(wù)優(yōu)先級(jí)*/ #define PRIO_HIGH (0x1) //優(yōu)先級(jí)最高 #define PRIO_NORMAL (0x2) //次優(yōu)先級(jí) #define PRIO_LOW (0x4) //最低優(yōu)先級(jí) 2.1 任務(wù)調(diào)度，該算法思想為： 分別建立g_idlelist和g_runlist兩個(gè)雙向鏈表，在任務(wù)初始化時(shí)，為各個(gè)任務(wù)控制塊節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)內(nèi)存，將各個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)掛載到g_idlelist鏈表上，表示目前空閑可用的任務(wù)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)有我們要申請(qǐng)任務(wù)時(shí)，要從鏈表g_idlelist上取下任務(wù)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將節(jié)點(diǎn)掛載到g_runlist鏈表上，表示即將使用的任務(wù)節(jié)點(diǎn)，掛載時(shí)是有優(yōu)先級(jí)的，當(dāng)g_runlist為空鏈表時(shí)，我們直接掛載上去，當(dāng)g_runlist不為空鏈表時(shí)，便要考慮優(yōu)先級(jí)的問題，任務(wù)優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)節(jié)點(diǎn)掛載在最前面。然后按照優(yōu)先級(jí)順序執(zhí)行對(duì)應(yīng)的任務(wù)，等任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后將任務(wù)節(jié)點(diǎn)又掛載到g_idlelist鏈表最后面。等待下次的調(diào)用。 2.2 任務(wù)節(jié)點(diǎn)初始化，為任務(wù)節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)內(nèi)存，并將任務(wù)節(jié)點(diǎn)掛載到g_idlelist鏈表上，表示未使用的任務(wù)節(jié)點(diǎn)。 void task_queue_init(void) { u8 i; task_node_t * task; list_init_head(&g_runlist); list_init_head(&g_idlelist); for(i =
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