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调试调到怀疑人生,heap我对你的误解有多深

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watershade 发布时间:2019-4-2 21:41
这几天在调试自己写的一个FreeRTOS的程序。程序稍微有点大,用的是F0内核的MCU。ROM只有16K。  _3 F4 b+ z8 O, Q% `) G
因为我的程序内部要自己用allloc开辟一部分空间,而因为使用了多个任务和MailQueue整个空间的占用可想而知。9 X! ?2 F; V/ f% b$ }
所以我设置FreeRTOS的heap空间5120,考虑到别的占用。所以总共分的heap是5K+2K。这时候RTOS跑不起来了。  @1 y7 b0 b& w7 ]; U7 q
当然我的Stack也分了2K。所以我谨慎的分了8K,还不行。这时候我把FreeRTOS的heap空间扩大了。这时候竟然连编译都通不过了。4 A; Y/ u7 V% k( i# X
我还在怀疑是不是我的程序有什么问题。
% j/ n1 G+ \' O' h! e8 @1 d直到今晚,我才解开这个问题。只怪我学艺不精,对heap的理解有点想当然。(差不多有快一年没有耐心做大项目了,所以之前掌握的本就似是而非的知识就成了埋在调试路上的陷阱。)2 T: |7 ?+ ]) U5 t
原来,F0和其它的系列是一样的。都是双堆栈指针:MSP(Main Stack Pointer主堆栈指针)和PSP(Process Stack Pointer)。这种设计非常适合RTOS的设计。MSP顾名思义是给系统栈使用的。PSP是给进程栈使用的。在RTOS运行中,整个栈空间是由PSP管理的。而切换到ISR中则使用MSP。8 f1 H, d1 P; L, j) B
这点其实我是知道的,知识印象有些模糊。但我真正不知道的在于下面一点。.s文件中的heap只管分配给MSP。 / H1 z2 _. B, l% k, O- J
STM32cubemx中有个简单的估算heap大小的方法。(因为不包含MailQueue,所以尺寸你可以适当在上面增加一下mempool的大小。)我习惯的做法就是将两个数加起来设置一下heap但是这次遇见问题了。我给.s文件中的heap设置的越大,就表示msp管理的heap越大,因为整个空间有限。我的psp占用的栈就小了。所以在我上面的列子中。psp也许需要超过5K的空间,这时候因为我的MSP分配的多了。就导致编译通不过。这时候我就设法扩大PSP的空间,但是因为理解错误,我就需要确保.s分配的空间大于5K。所以这时候我发现我的FreeRTOS的最大空间不能扩大了。! i" \6 |+ X# R' a) d$ \" N3 c

1 ?  P& c; d' y9 K那现在整么解决呐。很简单就是把.s的空间设置小一点。不如2K。一般够我的程序用了。而stack也是2k。所以我的FreeRTOS的heap配置可以扩大。比如8K.这时候我发现问题解决了。那一切问题就要有官方介绍才成。* A2 R7 }' e+ M0 F3 F

4 H5 O' J. U0 `7 [arm官网的介绍:http://www.keil.com/support/docs/4049.htm 这里面给了几个链接说明。可以看一下。
% H- L1 i$ F& z# s mainSteak.jpg $ n; j7 u. Q2 g; P# C
7 E0 k- m* u* C# F6 O
这个问题无意间才发现的。要不是调试调到怀疑人生,我将会对.s的heap误解越来越深。7 L( I; ~$ @( F& N: d3 V! o. [
收藏 3 评论12 发布时间:2019-4-2 21:41

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12个回答
watershade 回答时间:2019-4-3 00:34:06
本帖最后由 watershade 于 2019-4-3 17:19 编辑
: {1 a: {3 h- F/ n4 W) |: r9 |2 X
帖子应该移到哪个区?(谢谢管理员将它移动到了RTOS区)4 _& t( u+ |. t, @- P6 V# w
jeffhe1 回答时间:2019-4-3 08:39:26
真是大神, 厲害的文章
一代睡神的崛起 回答时间:2019-4-3 08:41:56
谢谢分享,学习了5 ~, H- `  b/ p' P
sky_han 回答时间:2019-4-3 08:58:11
。MSP顾名思义是给系统栈使用的。PSP是给进程栈使用的。在RTOS运行中,整个栈空间是由PSP管理的。而切换到ISR中则使用MSP。  {" d0 a) A) z* E% J" h

8 [4 L* |& [0 U- x; D8 \这个是大家都知道的,不知道的是?0 \# H! m+ p4 A
5 T* o1 t9 p  i0 T
MSP和PSP各有各自的HEAP。" K" Q) v3 @9 Z- ?& M4 P' D9 w

  l' W) I0 n+ X# y3 @( u" M' c
tanic 回答时间:2019-4-3 09:46:59
MSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?
七哥 回答时间:2019-4-3 10:02:07
tanic 发表于 2019-4-3 09:465 Z3 `1 F% ]' T9 ~# h3 {2 U% h
MSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?

6 N% M" |; y7 l7 T2 O. r7 Y. C6 i/ S学习了
Kevin_G 回答时间:2019-4-3 10:11:40
厉害
watershade 回答时间:2019-4-3 17:17:25
tanic 发表于 2019-4-3 09:46+ ~. z; n& M" M' z* A
MSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?

: n1 D# A% ^. o* u. k' S9 |- v是的
watershade 回答时间:2019-4-3 17:18:00
sky_han 发表于 2019-4-3 08:58* y! I8 d6 E/ c$ e* d
。MSP顾名思义是给系统栈使用的。PSP是给进程栈使用的。在RTOS运行中,整个栈空间是由PSP管理的。而切换到I ...
: ?- }) \+ E' B; l
我不知道的是.s只管msp
Cortexxx 回答时间:2019-4-9 09:30:01
有个小问题 7 ~* ], \& p8 w. G) {, U6 ~- E
  1. xTaskCreate(FactoryTask,"Factory",128, 0, 3, NULL);
复制代码
  1.         BaseType_t xTaskCreate(        TaskFunction_t pxTaskCode,4 l  K3 Y( p" D4 o) R* s
  2.                                                         const char * const pcName,- f- G5 ~. |! E2 L6 ?" Q( d
  3.                                                         const uint16_t usStackDepth,
    " W+ e1 h6 W! t2 ]$ p& |
  4.                                                         void * const pvParameters,
    7 ~3 m( Q. F' M! _( ]5 G
  5.                                                         UBaseType_t uxPriority,! c' z  w- A3 Z+ M
  6.                                                         TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
复制代码
# |0 E( O; @# M4 T
0 y6 m# o5 t, X: `8 ~- b
这个代码的第三个参数 128 申请的是stack还是Heap? 4 J5 b) b! p# Z0 p, B  Z3 j; d
我进到这个function里面看到它用malloc开了一块内存,故认为是开辟的是heap空间,
" b* q( l% F! l5 h# O% g& i3 Q8 b4 Z但是他的形参名称为什么是 StackDepth。 这点我就很糊涂了,到底这个128*4 stack 还是heap?
watershade 回答时间:2019-4-15 13:06:24
Cortexxx 发表于 2019-4-9 09:30
9 F- C0 k0 X: Y* U有个小问题
2 {6 G( m& W8 G: d  o- N
不好意思,这几天没有看论坛。, L* k! U5 ~+ w" ~4 d
下图是从freeRTOS v10.0.0的手册上截图的。(这个手册freeRTOS官方可免费下载) frtos_heap_stack.jpg
7 b. z+ K/ o* l9 X手册提到了动态创建和静态创建两种内存分配方法。我的上面提到的TOTAL_HEAP_SIZE其实只在动态创建的时候才有效.
) X- @/ i( j9 S) K! r; }6 g在动态分配的时候,需要先指定heap的总共大小。但这段memory并不是划出来不用的。所有的task,queue和semaphore创建的时候都要从这里面划分。而对于任务的动态创建,TCB和stack都是从heap里面分配的。但如果使用静态创建,那这个任务就是在编译环节分配的。不是程序在heap里面动态分配的。
, b9 a; C0 X" \, _1 e( ~# V+ n6 }0 j5 q  b: C5 \
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
0 q) K% F7 `1 p如果你看st封装的cmsis-rtos,他的程序创建使用的是osThreadCreate.而freeRTOS的memory allocation分为三种:一种是Dynamic,另一种是Static,第三种是Dynamic/Static。但本质上使用的还是上图提到的两个functions:xTaskCreate和xTaskCreateStatic
  ~& O  j' T* j/ u2 W" q/ `% s图片里展示了主要的内容。你可以试着将memory allocate改成static,你会看到heap的大小选择没有了。1 s2 I: v; p2 o! I
frtos_heap_stack_2.jpg frtos_heap_stack_3.jpg & u& k( I1 h7 H" m- V* T( ?

: u8 @# R4 `" N, B1 [5 W~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
% s, V1 d% {2 h+ A这是我个人的理解,如果你有疑问或者不同意。可以留言给我,咱们交流交流。谢谢
+ A! g) {5 @7 [& M/ a
Cortexxx 回答时间:2019-4-16 08:56:04
watershade 发表于 2019-4-15 13:06  c; m  J8 v! s7 f4 V
不好意思,这几天没有看论坛。* f" C% {. R* k* Y( ^$ T
下图是从freeRTOS v10.0.0的手册上截图的。(这个手册freeRTOS官方可免费 ...
$ Y& O, Z: y3 t3 a; v- f) E/ s
感谢回复 了解了 XDDD# H2 ~" S* A6 s$ F4 V) V0 n

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