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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。
# _. S. @- p$ ], K( V: m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$ C* E# }% ]& p
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 b' R# t/ n7 W1 k. n% [% Q) x* G2 R
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 E0 U2 ]. J% G# K: t我还在怀疑是不是我的程序有什么问题。" b, @; `5 p7 b! S
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。)
. d: k" A5 W& P+ Z. g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。! I8 O+ y9 J/ v( f/ e7 K( N
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。 5 L  U* w- d0 m& t, a
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。2 v" Y1 C6 w+ J- @: \9 ~+ |% h$ ~

6 o( u1 Q% V; w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。& x" @3 n7 B' C. f( |

% k* G' T& t2 T* h$ P' karm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。( A4 t7 a& ]1 I1 |" v
mainSteak.jpg ! s+ p) \4 u8 k% ], m

2 v6 w# N+ B0 V5 t: K" j7 g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 X0 N: T8 `" W4 Q& p
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 1 i; B* R9 T# V9 E9 H- R# w

* X- k, R5 {( v帖子应该移到哪个区?(谢谢管理员将它移动到了RTOS区)
+ b# P: }5 \3 _( E& `9 X% ~& h2 ~! \
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 p+ A' }- p9 C- ]! X
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。
4 X) N+ C3 F% q* e. {
! F" Y6 _! N; A0 n* z这个是大家都知道的,不知道的是?
, n( ^% G: Y& a; u% w; ]
; z* ^5 ^9 {+ u# ^- ^: jMSP和PSP各有各自的HEAP。
5 B5 ?$ V! P7 P' }/ K. \* N$ [) T% H" F" h% v) q. n( X; p
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" c3 m7 \0 p1 h5 C( ]
MSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?

  _$ F* N) I3 c- h5 I# m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
- u! H  E6 c$ p6 J. y4 q' hMSP用的.s分配的   PSP用的rtos 通过宏分配的?
9 R/ g$ n" h8 i5 F
是的
watershade 回答时间:2019-4-3 17:18:00
sky_han 发表于 2019-4-3 08:58' C: W& Z  w8 q7 T! S
。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 ...

  S/ u0 _, Q9 p+ t! D5 k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   a: h3 X6 }6 f! d" g
  1. xTaskCreate(FactoryTask,"Factory",128, 0, 3, NULL);
复制代码
  1.         BaseType_t xTaskCreate(        TaskFunction_t pxTaskCode,
    , k  q, W8 `! Q1 m0 S
  2.                                                         const char * const pcName,
    # |( v' \1 t& x8 f& u
  3.                                                         const uint16_t usStackDepth,. S' a" Y5 @6 z# E2 L' b5 c
  4.                                                         void * const pvParameters,+ u8 q9 W+ B( v9 J
  5.                                                         UBaseType_t uxPriority,3 C  o# D/ i1 N& b- C8 e
  6.                                                         TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
复制代码
" q* T0 D! C0 Y. m' n8 Y! i

% i# r+ @' n& J3 L& i这个代码的第三个参数 128 申请的是stack还是Heap?
, A. j; p1 S2 d9 [$ X; C  T$ j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,
4 t6 F. }2 H0 {4 |* i' K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
3 J. B! @+ j6 @# f. W9 N0 Z6 Y有个小问题
% O: ]* o0 @, C, ^0 x
不好意思,这几天没有看论坛。0 P0 [. }: {/ m3 g+ s$ U9 O
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
; M* m8 q+ q3 A; `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." t- V% w& ^: x/ X! x% \
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。
" v0 @5 X0 Z1 {# n; \, z& Q* O- z3 C; D
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~% N' _2 H- T' K  s
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- S3 B& g/ Y  X3 \5 U9 A
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。
$ {. Q# t5 A; f4 |. E frtos_heap_stack_2.jpg frtos_heap_stack_3.jpg + r0 L" Z( c$ r( C- q$ C6 E
: r' E6 _; Q# x7 D7 ~6 V& r8 w
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
- r- \% r$ W' x* L6 c9 R% K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, u* u! s7 z4 g3 C& \$ F
Cortexxx 回答时间:2019-4-16 08:56:04
watershade 发表于 2019-4-15 13:06
2 \+ z& H) @1 B* {" m6 |$ Q不好意思,这几天没有看论坛。, G6 |9 E$ Q5 N" W" l1 V
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 ...

6 @' z' G2 f" a" l感谢回复 了解了 XDDD. [5 A  a/ t0 I

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