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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。% D- y$ t1 U( b' E5 W% f! y; e% P
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。% R  @; ?* {- W; G  U
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。
* A) B" b/ i2 V+ B" c2 K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。
3 ]8 A) V6 }% V+ _7 ?# P2 r我还在怀疑是不是我的程序有什么问题。
: m  W" F# e+ h8 `9 _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。)/ s( f* A# M+ T' q4 O& ]
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。
6 {8 n6 J- i1 L" M$ h" q* d/ a' L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。
. N8 s& l5 B  S; P( MSTM32cubemx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。
; j- ]6 Z! _# P9 k3 M) I/ n) }3 Z' G
: z. q9 e7 b( V+ h: i5 L" }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。! r' d) e8 |: j* G6 `- o5 R# S5 q" f

& N' a% ^( F9 H  ]/ Aarm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。
% g: I% F% f# _1 g2 t+ q2 W mainSteak.jpg
. x# k) a; z) F# F% V" b. [  [
0 g1 H. w) l! t# P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。1 o3 p; R0 ~8 N0 L& n3 l7 o1 @
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 2 P( {2 I) i% _- `2 G0 |5 h

! z- e! l' ^& i4 i" ^8 U帖子应该移到哪个区?(谢谢管理员将它移动到了RTOS区)  j% I, o1 S9 b1 e
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. Z( O$ l8 R! K" m6 i( e5 a7 E
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。
" c. m- ^% c0 _' s8 g
3 S* V+ V& `8 p这个是大家都知道的,不知道的是?- n4 d' ~( ]) L) V( i. l' S

; G" w7 T0 I, RMSP和PSP各有各自的HEAP。3 U* r7 i0 L0 h" s, M

; b$ t) S& _" m5 y  j; s3 T
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 09:46  R7 c' e# t& T5 |
MSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?

5 L( o: V% \% ~% q$ Q! z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( E& t* b) C! i/ r6 B* T
MSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?

9 Z4 X4 y" N/ `  `9 l1 p是的
watershade 回答时间:2019-4-3 17:18:00
sky_han 发表于 2019-4-3 08:58
; p* w& j1 G8 v。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 ...

5 E+ o1 h+ S; A+ R+ H( 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 g! E; J: F5 M# a% q  q/ _: L
  1. xTaskCreate(FactoryTask,"Factory",128, 0, 3, NULL);
复制代码
  1.         BaseType_t xTaskCreate(        TaskFunction_t pxTaskCode,0 m: K7 H; b/ d4 i5 X
  2.                                                         const char * const pcName,- u" E& r. i+ s$ b" Y- `2 E/ `$ n$ V
  3.                                                         const uint16_t usStackDepth,. P! c( ~# c  k2 n
  4.                                                         void * const pvParameters,
    . E1 A+ G; C, t9 a5 K
  5.                                                         UBaseType_t uxPriority,7 K) b2 u" @' h- p: T3 l5 x7 U
  6.                                                         TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
复制代码

5 ?8 L$ h; N, J! M8 [" [+ B
( P  V1 \! c0 v, w这个代码的第三个参数 128 申请的是stack还是Heap? " C: i9 V4 G. g  S: B' G6 M
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,* Y  b) D2 d6 `0 Q& N
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 09:303 S7 X3 k  R7 j+ [, w0 T5 U
有个小问题

$ Z# D" N& b/ P0 |不好意思,这几天没有看论坛。
7 Q. B) `  d; }! Q3 z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
% {. U2 z5 }3 s: p8 d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.
1 `. o9 t( h5 U& `; C/ D+ P4 N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。3 S% x. x; U. e9 Q

+ Z8 }" ], {& d~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
: D/ n3 ~. c3 g' u6 L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  U8 W- f; p/ W
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。, v( t- L" @: N; x  {
frtos_heap_stack_2.jpg frtos_heap_stack_3.jpg $ p  x" X3 ~9 k: s  V
. T$ O2 j* Z. x# N% d# K
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~* y3 ~" E, E$ _+ m( v8 Q
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
4 ], C: H' ~) M5 |
Cortexxx 回答时间:2019-4-16 08:56:04
watershade 发表于 2019-4-15 13:06) v$ x% s) F! o
不好意思,这几天没有看论坛。2 x  \4 G& L5 P# n
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 ...

, r* L1 h# w1 `4 @5 g& a/ {. Q感谢回复 了解了 XDDD4 c5 Q* O- g7 t( N* b( o

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