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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。
( J4 v! m$ [; H$ C6 h4 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。) E, ~0 L% h' m
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。
+ ?3 O- a# ]' F, K! [5 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。7 }4 G. c6 U$ Z) l
我还在怀疑是不是我的程序有什么问题。
$ q) m8 ]! k8 h7 v. }0 x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。)
. e1 I' o0 k: M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。" `& \$ b! Z9 ^; `
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。 " |' ~6 \2 X# Z2 Q
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。. }8 @7 O8 i% N1 M( [
6 l. e1 U  E6 W* q9 u% {) u
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。
$ H6 K0 c; g, ^: l. Z' j: F
! _: x- W+ q8 {* narm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& G" y9 ?, m" R$ \6 w
mainSteak.jpg
" u5 i1 m; l# G+ m3 P" X8 H# g& s* |2 v! n
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。0 R  A: e9 U: M3 Z6 C# p  I! G3 D
赞 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 ( j0 G! b5 R& i. D  \3 S

2 H, t0 l) c- Z- S% m. t帖子应该移到哪个区?(谢谢管理员将它移动到了RTOS区)
5 E2 Y& d) o! ]3 `' Z
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3 e# ]& t3 w- B8 {
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。8 g) S% F9 E4 f# J: i1 w

) h% h( x- c+ m9 i1 I( j& L0 x这个是大家都知道的,不知道的是?
  I; e3 f: ]4 p; O7 O  |0 J- W; C! F3 G2 j/ E
MSP和PSP各有各自的HEAP。9 {9 K# h: J9 g9 x; U3 v+ W( O5 ]9 r
, F( c9 D: G! u2 s6 w3 i$ B
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
2 {( C- }! h/ ~1 TMSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?

! H! Q" E) E2 `& G0 K, v" f, d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# h9 B# y' ^9 E8 I/ G0 @2 G
MSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?
. P5 v9 X( G6 i) e  ?( Q
是的
watershade 回答时间:2019-4-3 17:18:00
sky_han 发表于 2019-4-3 08:58" Q1 r4 b; N/ a+ W& L# `5 I
。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 ...
" W1 C5 `" ]- m5 X( E
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 + k, i  `* j% S( z1 r
  1. xTaskCreate(FactoryTask,"Factory",128, 0, 3, NULL);
复制代码
  1.         BaseType_t xTaskCreate(        TaskFunction_t pxTaskCode,2 H$ {1 b5 O; R9 h( u# v% ]
  2.                                                         const char * const pcName,. v' q. g- ^0 N2 R7 j  r
  3.                                                         const uint16_t usStackDepth,0 I. K& Z1 B. O; ]
  4.                                                         void * const pvParameters,
    9 Z# }- V4 O3 @+ N+ _( k  F7 R1 w
  5.                                                         UBaseType_t uxPriority,
      W( w" T( C8 H6 v
  6.                                                         TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
复制代码

- _0 {2 n; r/ I; M, }% o$ C0 e" _3 C3 @! x& B: U
这个代码的第三个参数 128 申请的是stack还是Heap?
4 C$ D+ U1 q& B1 l% R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,
8 J$ ~8 ]3 N: ?( t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
2 i0 C  f! Q% v  X3 i8 z有个小问题

/ W) W) s" f9 l# ^不好意思,这几天没有看论坛。
/ L. L6 t6 ^2 Y) Z+ W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 8 Y5 W) t7 h! B2 t2 [8 p' J
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.
& _2 O+ V& j6 r# }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。
& ~% P7 @# q1 m6 _+ P6 i( ?. b1 _+ B# `
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
; w9 D( j- b( K# `) M. ?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
+ a% @- x& _5 h1 l5 E4 ~  L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。5 `6 H2 o  D+ P. z* ]
frtos_heap_stack_2.jpg frtos_heap_stack_3.jpg : Q5 J* w- X# P, r# j* ?

4 Z: R1 V" @/ F4 D, I- U7 z0 z~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~( ~1 m3 }* b$ E* k) k& G6 f& t
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
$ P% k$ A4 e" j* q
Cortexxx 回答时间:2019-4-16 08:56:04
watershade 发表于 2019-4-15 13:06
; B' L3 J4 l; t' t不好意思,这几天没有看论坛。; I5 T" _! `& P
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 ...

7 U& k$ x7 ?1 ?感谢回复 了解了 XDDD2 C8 Y3 K8 l* ~" u# g. a; ~" w

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