基于无操作系统的STM32内存管理模块

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STMCU小助手发布时间：2022-9-17 17:40

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文章简介:	基于无操作系统的STM32内存管理模块

现在非常多的的MCU性能都还不错，同时用户也会去扩展一些外部RAM，这样如果高效便捷的管理这些内存是一个重要话题。

今天给大家分享一份源码：基于无操作系统的STM32单片机开发，功能强大，可申请到地址空间连续的不同大小的内存空间，且用户接口简单，使用方便。

源码说明

源码包含memory.h 和 memory.c 两个文件（嵌入式C/C++代码的“标配”），其源码中包含重要的注释。头文件memory.h ：包含结构体等定义，函数API申明等；源文件memory.c ：是实现内存管理相关API函数的原型。

头文件memory.h

头文件是相关的定义和申请：

#ifndef __MEMORY_H__
#define __MEMORY_H__
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "includes.h"
//用户使用
typedef struct
{
void *addr; //申请到的内存的起始地址
uint32_t size; //申请到的内存的大小，按照块大小分配，大于等于申请大小
uint16_t tb; //申请表序号，申请内存时分配，释放内存时使用，用户不使用
}DMEM;
//若返回空，则申请失败
DMEM *DynMemGet(uint32_t size);
void DynMemPut(DMEM *pDmem);
#endif //__MEMORY_H__

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这里的代码比较简单，也是常规的写法，重点是要理解结构体成员的含义。

源文件memory.c

源文件主要就是实现内存管理的函数，源码比较多，这里才分为三部分。
1、相关的定义

#include "memory.h"
#define DMEM_BLOCK_SIZE 256 //内存块大小为128字节
#define DMEM_BLOCK_NUM 20 //内存块个数为40个
#define DMEM_TOTAL_SIZE (DMEM_BLOCK_SIZE*DMEM_BLOCK_NUM) //内存总大小
static uint8_t DMEMORY[DMEM_TOTAL_SIZE];
static DMEM_STATE DMEMS = {0};
typedef enum
{
DMEM_FREE = 0,
DMEM_USED = 1,
}DMEM_USED_ITEM;
typedef struct
{
DMEM_USED_ITEM used; //使用状态
uint16_t blk_s; //起始块序号
uint16_t blk_num; //块个数
}DMEM_APPLY;
typedef struct
{
DMEM_USED_ITEM tb_blk[DMEM_BLOCK_NUM];
DMEM tb_user[DMEM_BLOCK_NUM]; //用户申请内存信息
DMEM_APPLY tb_apply[DMEM_BLOCK_NUM]; //系统分配内存信息
uint16_t apply_num; //内存申请表占用数目
uint16_t blk_num; //内存块占用数目
}DMEM_STATE;

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2、内存分配函数DynMemGet

DMEM *DynMemGet(uint32_t size)
{
uint16_t loop = 0;
uint16_t find = 0;
uint16_t blk_num_want = 0;
DMEM * user = NULL;
DMEM_APPLY *apply = NULL;
//申请内存大小不能为0
if(size == 0) { return NULL; }
//申请内存不可超过总内存大小
if(size > DMEM_TOTAL_SIZE) { return NULL; }
//申请内存不可超过剩余内存大小
if(size > (DMEM_BLOCK_NUM - DMEMS.blk_num) * DMEM_BLOCK_SIZE) { return NULL; }
//申请表必须有空余
if(DMEMS.apply_num >= DMEM_BLOCK_NUM) { return NULL; }
//计算所需连续块的个数
blk_num_want = (size + DMEM_BLOCK_SIZE - 1) / DMEM_BLOCK_SIZE;
//寻找申请表
for(loop = 0; loop < DMEM_BLOCK_NUM; loop++)
{
if(DMEMS.tb_apply[loop].used == DMEM_FREE)
{
apply = &DMEMS.tb_apply[loop]; //申请表已找到
user = &DMEMS.tb_user[loop]; //用户表对应找到
user->tb = loop; //申请表编号记录
user->size = blk_num_want * DMEM_BLOCK_SIZE; //分配大小计算
break;
}
}
//没有找到可用申请表，理论上是不会出现此现象的，申请表剩余已在上面校验
if(loop == DMEM_BLOCK_NUM) { return NULL; }
//寻找连续内存块
for(loop = 0; loop < DMEM_BLOCK_NUM; loop++)
{
if(DMEMS.tb_blk[loop] == DMEM_FREE)
{//找到第一个空闲内存块
for(find = 1; (find < blk_num_want) && (loop + find < DMEM_BLOCK_NUM); find ++)
{//找到下一个空闲内存块
if(DMEMS.tb_blk[loop + find] != DMEM_FREE)
{//发现已使用内存块
break;
}
}
if(find >= blk_num_want)
{//寻找到的空闲内存块数目已经够用
user->addr = DMEMORY + loop * DMEM_BLOCK_SIZE; //计算申请到的内存的地址
apply->blk_s = loop; //记录申请到的内存块首序号
apply->blk_num = blk_num_want; //记录申请到的内存块数目
for(find = 0 ; find < apply->blk_num; find++)
{
DMEMS.tb_blk[loop + find] = DMEM_USED;
}
apply->used = DMEM_USED; //标记申请表已使用
DMEMS.apply_num += 1;
DMEMS.blk_num += blk_num_want;
return user;
}
else
{//寻找到的空闲内存块不够用，从下一个开始找
loop += find;
}
}
}
//搜索整个内存块，未找到大小适合的空间
return NULL;
}

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3、内存释放函数DynMemPut

void DynMemPut(DMEM *user)
{
uint16_t loop = 0;
//若参数为空，直接返回
if(NULL == user) { return; }
//释放内存空间
for(loop = DMEMS.tb_apply[user->tb].blk_s; loop < DMEMS.tb_apply[user->tb].blk_s + DMEMS.tb_apply[user->tb].blk_num; loop++)
{
DMEMS.tb_blk[loop] = DMEM_FREE;
DMEMS.blk_num -= 1;
}
//释放申请表
DMEMS.tb_apply[user->tb].used = DMEM_FREE;
DMEMS.apply_num -= 1;
}