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Ubuntu下开发STM32---10.使用malloc

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qianfan 发布时间:2015-11-1 20:27
本帖最后由 QianFan 于 2015-11-1 20:37 编辑
: D0 {( b" u$ J0 t4 u- M% d+ E! j9 e3 ^! t* H$ [1 f
    Ubuntu下开发STM32已经接近尾声。如果不出意外的话,这篇将会是最后一篇了。突然有点心痛,毕竟,在也没有机会这么明目张胆的传图片,刷金币了。1 H- x* m& ~' e0 P. I

; u4 B" k; i  m- jNewlib申请内存的机制+ t% b/ M$ T1 z3 b9 A' S" n
    这次介绍的是Newlib下的malloc。不同与keil mdk下的malloc。两者的实现机制是不同的。keil mdk是在汇编文件中改一个数值,用来设置堆的大小。今后的所有malloc申请的内存都在这个堆中。堆的大小是在编译的时候确定的,预先放入bss段中。而Newlib使用的是sbrk的机制。只要sbrk的申请的地址还没到当前sp的位置,就能一直申请。(代码图片是我在原先的基础上添加了点调试信息)& c+ O5 q: V  q+ _! A7 A
2015-11-01 17:55:56屏幕截图.png
7 L+ H+ R. P0 c7 iend是bss段的结束地址。因为使用了extern char end asm("end")这样的语法,在编译的时候只能使用-std=gnu99,而不能使用-std=c99。stack_ptr是当前sp的值。只要上一次结束的地址加上这一次申请字节数的和不超过sp,sbrk就能成功。malloc也能成功。
/ W- \) C) F) a. ^7 ?% N. O7 |sbrk相当于内存的经销商,malloc只是一个小贩。当有人向malloc请求内存的时候,如果malloc手中有剩余的内存并且足够这次分配,那就直接把手中剩余的内存分配出去。使用完内存之后,只要记得使用free还给malloc就行。如果申请的时候,malloc手中没有足够的内存,那么malloc会向sbrk要一块内存,自己再转手出售给其他的需要者。
/ k; \6 e& \% R' l. A/ g' g' G+ y  H
内存分配测试

5 N, h- G, a' X( i2 m% V 2015-11-01 18:06:20屏幕截图.png 3 ?/ }* y7 R8 k# J( Y
主函数中一直尝试无限制的分配内存,只分配不释放。将代码下载至SRAM中运行。(make sram,sudo make burns)  E. ~5 W- ~; p# J- q$ L: p* t: W
在内存分配之前,malloc分配的起始地址是536871400(0x2000_01E8),具体为什么是这个数值,在稍后会解释。进入main之前申请了436,1032字节(实际是428和1024字节,剩余8字节用于存储分配信息)。估计1K内存是用来给printf当缓冲区了。至于另外428字节不知道用作什么用了。
+ ?* o4 j" n# ?4 f1 p2 g 2015-11-01 18:07:32屏幕截图.png 8 E  _- M" w$ s& B
8 H  s2 {3 M" \$ V
在170次内存之后,申请了17000个字节的空闲内存,共消耗17000+170*8=18360字节的内存。
5 h" ?: _* P  @! ] 2015-11-01 18:07:52屏幕截图.png & E# h! P! }' R5 x' a$ G! j
到内存耗尽的时候,堆指针在0x2000_4F5C(536891120+108) 处。这个值差不多接近栈顶(0x2000_5000)了。
+ R- j& t5 J9 ?3 j, s/ W/ L8 ]; q" E
给栈保留一定的内存

  U9 a3 d0 ?! P2 c( T4 K如果一直使用malloc分配内存的话,最终可能会导致栈的内存与堆的内存冲突。为了安全考虑,暂时考虑为栈保留一定的空间。在syscalls.c文件中添加一个可配置的宏,用于确定可保留的大小。这个数值可以在syscalls.c文件中更改,也可以在编译的时候使用-D来更改。这里保留了2K的空间给栈。
6 I) i* ~7 I% g, G! ? 2015-11-01 18:27:30屏幕截图.png 2015-11-01 18:29:10屏幕截图.png
2 `1 q- K0 ]" u% x6 Y. `8 v
& J; C! c& W% D# a* S
  g' C/ S, X0 o+ Q8 ~, E内存布局8 W" q4 D: G4 V4 y! {
可能你会疑问为什么malloc内存分配是从0x2000_01E8开始的,为什么链接文件中定义了_Min_Stack_Size,这里却还要为栈保存空间。虽然在SRAM中运行程序一节https://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-603793-1-1.html中也简单的提到了一些,这里打算详细的说一下。
; k* l5 @2 I8 S8 W: D在链接的时候,我添加了参数-Wl,-Map=flash_sram.map,用来记录代码或者数据的布局。打开文件可以看到这样的信息:
: i4 F7 ~$ W; G: ` 2015-11-01 18:38:25屏幕截图.png ) E% k- h$ n7 p
从Map文件上看,bss段(未赋值的变量)是从0x2000_00a4开始的。(从0x2000_0000开始到0x2000_00a4之间的数据是用来存放已赋值的变量。)在bss段的结束地址(end)之后,有根据_Min_Heap_Size,_Min_Stack_Size保留的内存区。这两片内存去并没有什么作用,只是用来保证bss段不至于过大而已。
" p$ b/ W! n' a2 t6 K从sbrk的输出上也能够看出来,malloc进行内存分配的时候是从bss段的结束,也就是end地址处开始的。显然malloc的内存分配能够覆盖_Min_Heap_Size和_Min_Stack_Size。7 S% z0 Y( @) ~! z5 U) H
相关的代码在malloc_v2.zip中。; ?% R! V; j$ G$ M# t0 n( x" d
% l' g" p, {. \' D, `- P8 p) [. k# Z
( B. X+ j3 z8 A7 s4 M5 f
相关Newlib系统调用的更多信息请参考:
+ [8 u  }7 A' W1 C7 ^

2 m) Y' ~" I9 S1 J9 P: |3 }1 ^0 B$ g

malloc_v1.zip

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malloc_v2.zip

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收藏 4 评论12 发布时间:2015-11-1 20:27

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12个回答
埃斯提爱慕 回答时间:2015-11-1 22:42:01
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
creep 回答时间:2015-11-1 23:00:56
恭喜连载完结,感谢qianfan无私的分享!
ataudio 回答时间:2015-11-2 08:59:33
恭喜楼主大功告成。我用server版,还没有安装好驱动。要换desktop版了。
qianfan 回答时间:2015-11-2 09:34:53
creep 发表于 2015-11-1 23:00
+ E+ |0 y' q, S0 b( d恭喜连载完结,感谢qianfan无私的分享!

$ i& r/ q2 g8 T" K; u. t+ W橙哥,一块交流啊
qianfan 回答时间:2015-11-2 09:35:20
ataudio 发表于 2015-11-2 08:59* F* o8 I1 z; D% Q5 M3 K
恭喜楼主大功告成。我用server版,还没有安装好驱动。要换desktop版了。 ...
7 }; H2 U0 |: t4 @4 U# [! |
我用的是desktop版本。你说的驱动是stlink吗?
ataudio 回答时间:2015-11-2 14:41:24
QianFan 发表于 2015-11-2 09:35
8 |: L! r; h; `9 @( v我用的是desktop版本。你说的驱动是stlink吗?
# c- I* P# S9 Z% U% M
是的。你发给我的stlink驱动包,和我下载的完全一样。在server下运行报一样的错误。看你的截图应该是在desktop的配色下编写的,所以我抽空换成desktop试试。。
qianfan 回答时间:2015-11-2 14:59:04
ataudio 发表于 2015-11-2 14:418 H, D% X# f# w3 V$ F& Q
是的。你发给我的stlink驱动包,和我下载的完全一样。在server下运行报一样的错误。看你的截图应该是在des ...
$ D& [+ e- \% m
可能是这个原因。不知道你的libusb安装了没有
ataudio 回答时间:2015-11-3 10:46:14
怀疑是gcc版本的原因。需要gcc  5.0以上。桌面版是5.2,编译通过了。第一次libusb1.0没安装,在configure时会提示错误,装了libusb之后再来一次,配置OK、编译也OK,就是sudo make install看到了:
9 j, \; a& m( j4 U) }6 d5 Y6 Jmake[2]: Nothing to be done for 'install-data-am'.3 N# \8 U" C) R' i

* c# ?. a' @0 q不知道安装是否成功了。先继续往下配置看看。
qianfan 回答时间:2015-11-3 13:32:06
ataudio 发表于 2015-11-3 10:46( h% q. `$ r  s( w1 M
怀疑是gcc版本的原因。需要gcc  5.0以上。桌面版是5.2,编译通过了。第一次libusb1.0没安装,在configure时 ...

+ W  X- \& m$ M& \事实st-flash看看有反映吗
qianfan 回答时间:2015-11-3 13:32:36
ataudio 发表于 2015-11-3 10:46/ t& M7 X7 o% I
怀疑是gcc版本的原因。需要gcc  5.0以上。桌面版是5.2,编译通过了。第一次libusb1.0没安装,在configure时 ...

& c- b8 x# W+ `# w$ X1 ^$ m& i2 c应该不是吧。我的是4。8。4
ataudio 回答时间:2015-11-4 11:24:06
本帖最后由 ataudio 于 2015-11-4 13:06 编辑 " {# G. n' K0 z' q" D
QianFan 发表于 2015-11-3 13:32
* T6 o" V$ j4 d9 k事实st-flash看看有反映吗
这个是不是表明stlink已经装上了?
, L7 X) Y4 ~; ]: s: M1 |aoems@ubuntu:~$ st-flash         ( h  `+ z, T: f3 ^7 _- L
invalid command line) P2 ~6 _9 b! t: _- O  C, p( P
stlinkv1 command line: ./st-flash [--debug] [--reset] {read|write} /dev/sgX path addr <size>, r8 d5 l4 J, v) Y: j5 P
stlinkv1 command line: ./st-flash [--debug] /dev/sgX erase" p- J" s7 l0 N6 W) }6 A
stlinkv2 command line: ./st-flash [--debug] [--reset] {read|write} path addr <size>
! X. s3 R$ E7 u! w' g9 Mstlinkv2 command line: ./st-flash [--debug] erase) t7 M& P8 [3 n
                       use hex format for addr and <size>! l2 D4 p! E6 Q3 W$ }) c2 W1 l
aoems@ubuntu:~$
( Z8 e& [" o) \- |
. u* A( n% `) X! V
qianfan 回答时间:2015-11-4 13:49:30
ataudio 发表于 2015-11-4 11:24# B3 [% c7 Y" p; L3 Q
这个是不是表明stlink已经装上了?. Z: y9 x7 {/ v$ \
aoems@ubuntu:~$ st-flash         
* ~; y1 e/ b4 C" `( J2 K' ginvalid command line
1 g4 p2 s* T- ]; E( B$ d8 L
对的,这就说明安装成功了。

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