μC/OS-III学习笔记分享

　　一个处理器，在不断地分配和释放内存的过程中，一整块连续的内存被分散为很多离散的小块内存，这些叫做内存碎片，内存碎片过多会导致内存的浪费。uC/OS 的内存管理机制就是为了尽量减少内存碎片。大致的思路是一次性取出一个较大的内存分区，把这个内存分区分成若干个内存块，然后将内存块逐个串成单向链表。每次要用到内存块就从内存分区中取出一块，用完就放回去。这跟消息队列的消息池的使用原理是一样的。
　　如果想要使用内存管理机制，就必须事先使能内存管理。内存管理的使能位于“os_cfg.h”。
　　/* -------------------------- MEMORY MANAGEMENT ------------------------ */
　　#define OS_CFG_MEM_EN 1u //使能/禁用内存管理

　　OSMemCreate （）
　　要使用 uC/OS 的内存管理必须先声明和创建内存管理对象，调用 OSMemCreate （） 函数可以创建一个内存管理对象。注意，内存分区一经创建便不能删除，系统没有提供相应的删除函数。OSMemCreate （） 函数的信息如下表所示。
　　
　　

　　OSMemCreate （） 函数的定义位于“os_mem.c：
　　
　　void OSMemCreate （OS_MEM *p_mem， //内存分区控制块
　　CPU_CHAR *p_name， //命名内存分区
　　void *p_addr， //内存分区首地址
　　OS_MEM_QTY n_blks， //内存块数目
　　OS_MEM_SIZE blk_size， //内存块大小（单位：字节）
　　OS_ERR *p_err） //返回错误类型
　　{
　　#if OS_CFG_ARG_CHK_EN 》 0u
　　CPU_DATA align_msk;
　　#endif
　　OS_MEM_QTY i;
　　OS_MEM_QTY loops;
　　CPU_INT08U *p_blk;
　　void **p_link; //二级指针，存放指针的指针
　　CPU_SR_ALLOC（）; //使用到临界段（在关/开中断时）时必需该宏，该宏声明和
　　//定义一个局部变量，用于保存关中断前的 CPU 状态寄存器
　　// SR（临界段关中断只需保存SR），开中断时将该值还原。
　　#ifdef OS_SAFETY_CRITICAL //如果使能了安全检测
　　if （p_err == （OS_ERR *）0） { //如果错误类型实参为空
　　OS_SAFETY_CRITICAL_EXCEPTION（）; //执行安全检测异常函数
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　#endif
　　#ifdef OS_SAFETY_CRITICAL_IEC61508 //如果使能了安全关键
　　if （OSSafetyCriticalStartFlag == DEF_TRUE） { //如果在调用OSSafetyCriticalStart（）后创建
　　*p_err = OS_ERR_ILLEGAL_CREATE_RUN_TIME; //错误类型为“非法创建内核对象”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　#endif
　　#if OS_CFG_CALLED_FROM_ISR_CHK_EN 》 0u //如果使能了中断中非法调用检测
　　if （OSIntNestingCtr 》 （OS_NESTING_CTR）0） { //如果该函数是在中断中被调用
　　*p_err = OS_ERR_MEM_CREATE_ISR; //错误类型为“在中断中创建对象”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　#endif
　　#if OS_CFG_ARG_CHK_EN 》 0u //如果使能了参数检测
　　if （p_addr == （void *）0） { //如果 p_addr 为空
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_P_ADDR; //错误类型为“分区地址非法”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　if （n_blks 《 （OS_MEM_QTY）2） { //如果分区的内存块数目少于2
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_BLKS; //错误类型为“内存块数目非法”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　if （blk_size 《 sizeof（void *）） { //如果内存块空间小于指针的
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_SIZE; //错误类型为“内存空间非法”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　align_msk = sizeof（void *） - 1u; //开始检查内存地址是否对齐
　　if （align_msk 》 0u） {
　　if （（（CPU_ADDR）p_addr & align_msk） ！= 0u）{ //如果分区首地址没对齐
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_P_ADDR; //错误类型为“分区地址非法”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　if （（blk_size & align_msk） ！= 0u） { //如果内存块地址没对齐
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_SIZE; //错误类型为“内存块大小非法”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　}
　　#endif
　　/* 将空闲内存块串联成一个单向链表 */
　　p_link = （void **）p_addr; //内存分区首地址转为二级指针
　　p_blk = （CPU_INT08U *）p_addr; //首个内存块地址
　　loops = n_blks - 1u;
　　for （i = 0u; i 《 loops; i++） { //将内存块逐个串成单向链表
　　p_blk += blk_size; //下一内存块地址
　　*p_link = （void *）p_blk; //在当前内存块保存下一个内存块地址
　　p_link = （void **）（void *）p_blk; //下一个内存块的地址转为二级指针
　　}
　　*p_link = （void *）0; //最后一个内存块指向空
　　OS_CRITICAL_ENTER（）; //进入临界段
　　p_mem-》Type = OS_OBJ_TYPE_MEM; //设置对象的类型
　　p_mem-》NamePtr = p_name; //保存内存分区的命名
　　p_mem-》AddrPtr = p_addr; //存储内存分区的首地址
　　p_mem-》FreeListPtr = p_addr; //初始化空闲内存块池的首地址
　　p_mem-》NbrFree = n_blks; //存储空闲内存块的数目
　　p_mem-》NbrMax = n_blks; //存储内存块的总数目
　　p_mem-》BlkSize = blk_size; //存储内存块的空间大小
　　#if OS_CFG_DBG_EN 》 0u //如果使能了调试代码和变量
　　OS_MemDbgListAdd（p_mem）; //将内存管理对象插入内存管理双向调试列表
　　#endif
　　OSMemQty++; //内存管理对象数目加1
　　OS_CRITICAL_EXIT_NO_SCHED（）; //退出临界段（无调度）
　　*p_err = OS_ERR_NONE; //错误类型为“无错误”
　　}
　　OSMemCreate（）
　　如果使能了 OS_CFG_DBG_EN（位于“os_cfg.h”），创建内存管理对象时还会调用OS_MemDbgListAdd （） 函数将该内存管理对象插入到一个内存管理调试列表，是为方便调试所设。

　　OS_MemDbgListAdd （） 函数的定义位于“os_mem.c”：
　　
　　#if OS_CFG_DBG_EN 》 0u //如果使能了调试代码和变量
　　void OS_MemDbgListAdd （OS_MEM *p_mem） //将内存管理对象插入到内存管理调试列表的最前端
　　{
　　p_mem-》DbgPrevPtr = （OS_MEM *）0; //将该对象作为列表的最前端
　　if （OSMemDbgListPtr == （OS_MEM *）0） { //如果列表为空
　　p_mem-》DbgNextPtr = （OS_MEM *）0; //该队列的下一个元素也为空
　　} else { //如果列表非空
　　p_mem-》DbgNextPtr = OSMemDbgListPtr; //列表原来的首元素作为该队列的下一个元素
　　OSMemDbgListPtr-》DbgPrevPtr = p_mem; //原来的首元素的前面变为了该队列
　　}
　　OSMemDbgListPtr = p_mem; //该对象成为列表的新首元素
　　}
　　#endif
　　OS_MemDbgListAdd（）

　　OSMemGet （）
　　OSMemGet （） 函数用于向内存管理对象获取一个空闲内存块。OSMemGet （） 函数的信息如下表所示
　　

　　OSMemGet （） 函数的定义也位于“os_mem.c
　　
　　void *OSMemGet （OS_MEM *p_mem， //内存管理对象
　　OS_ERR *p_err） //返回错误类型
　　{
　　void *p_blk;
　　CPU_SR_ALLOC（）; //使用到临界段（在关/开中断时）时必需该宏，该宏声明和
　　//定义一个局部变量，用于保存关中断前的 CPU 状态寄存器
　　// SR（临界段关中断只需保存SR），开中断时将该值还原。
　　#ifdef OS_SAFETY_CRITICAL //如果使能了安全检测
　　if （p_err == （OS_ERR *）0） { //如果错误类型实参为空
　　OS_SAFETY_CRITICAL_EXCEPTION（）; //执行安全检测异常函数
　　return （（void *）0）; //返回0（有错误），停止执行
　　}
　　#endif
　　#if OS_CFG_ARG_CHK_EN 》 0u //如果使能了参数检测
　　if （p_mem == （OS_MEM *）0） { //如果 p_mem 为空
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_P_MEM; //错误类型为“内存分区非法”
　　return （（void *）0）; //返回0（有错误），停止执行
　　}
　　#endif
　　CPU_CRITICAL_ENTER（）; //关中断
　　if （p_mem-》NbrFree == （OS_MEM_QTY）0） { //如果没有空闲的内存块
　　CPU_CRITICAL_EXIT（）; //开中断
　　*p_err = OS_ERR_MEM_NO_FREE_BLKS; //错误类型为“没有空闲内存块”
　　return （（void *）0）; //返回0（有错误），停止执行
　　}
　　p_blk = p_mem-》FreeListPtr; //如果还有空闲内存块，就获取它
　　p_mem-》FreeListPtr = *（void **）p_blk; //调整空闲内存块指针
　　p_mem-》NbrFree--; //空闲内存块数目减1
　　CPU_CRITICAL_EXIT（）; //开中断
　　*p_err = OS_ERR_NONE; //错误类型为“无错误”
　　return （p_blk）; //返回获取到的内存块
　　}
　　OSMemGet

　　OSMemPut （）
　　OSMemPut （） 函数用于把内存块退还回内存管理对象（内存分区）
　　
　　

　　OSMemPut （） 函数的定义也位于“os_mem.c”：
　　
　　void OSMemPut （OS_MEM *p_mem， //内存管理对象
　　void *p_blk， //要退回的内存块
　　OS_ERR *p_err） //返回错误类型
　　{
　　CPU_SR_ALLOC（）; //使用到临界段（在关/开中断时）时必需该宏，该宏声明和
　　//定义一个局部变量，用于保存关中断前的 CPU 状态寄存器
　　// SR（临界段关中断只需保存SR），开中断时将该值还原。
　　#ifdef OS_SAFETY_CRITICAL //如果使能了安全检测
　　if （p_err == （OS_ERR *）0） { //如果错误类型实参为空
　　OS_SAFETY_CRITICAL_EXCEPTION（）; //执行安全检测异常函数
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　#endif
　　#if OS_CFG_ARG_CHK_EN 》 0u //如果使能了参数检测
　　if （p_mem == （OS_MEM *）0） { //如果 p_mem 为空
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_P_MEM; //错误类型为“内存分区非法”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　if （p_blk == （void *）0） { //如果内存块为空
　　*p_err = OS_ERR_MEM_INVALID_P_BLK; //错误类型为“内存块非法”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　#endif
　　CPU_CRITICAL_ENTER（）; //关中断
　　if （p_mem-》NbrFree 》= p_mem-》NbrMax） { //如果所有的内存块已经退出分区
　　CPU_CRITICAL_EXIT（）; //开中断
　　*p_err = OS_ERR_MEM_FULL; //错误类型为“内存分区已满”
　　return; //返回，停止执行
　　}
　　*（void **）p_blk = p_mem-》FreeListPtr; //把内存块插入空闲内存块链表
　　p_mem-》FreeListPtr = p_blk; //内存块退回到链表的最前端
　　p_mem-》NbrFree++; //空闲内存块数目加1
　　CPU_CRITICAL_EXIT（）; //开中断
　　*p_err = OS_ERR_NONE; //错误类型为“无错误”
　　}