驗(yàn)證環(huán)境

• NUCLEO-L476RG 開(kāi)發(fā)板，板載 STM32L476RGT6（96K SARM1 + 32K SRAM2）
• Win10 64 位
• Keil MDK 5.36
• RT-Thread 5.0.1 版本（2023-05-28 master 主線(xiàn)）
• bsp : bspstm32stm32l476-st-nucleo

功能描述

• 最近在研究 RT-Thread 內(nèi)存的管理，熟悉了一下 memheap 的功能實(shí)現(xiàn)，并且了解到 memheap 支持多塊內(nèi)存（物理地址不連續(xù)）的管理，當(dāng)開(kāi)啟 memheap 后，rt_malloc 可以遍歷所有注冊(cè)過(guò)的 memheap 內(nèi)存塊，并且進(jìn)行 內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放。
• 當(dāng)前 STM32L476RGT6 支持兩塊 SRAM，其中 SRAM1 96KB，還有一塊 SRAM2 32KB，SRAM2 默認(rèn)沒(méi)有使用，嘗試開(kāi)啟 SRAM2

環(huán)境搭建

• stm32l476-st-nucleo 開(kāi)啟 memheap 的方法

• stm32l476-st-nucleo 開(kāi)啟 SRAM2 的方法

1#defineHEAP_SRAM2_BEGIN(0x10000000) 2#defineHEAP_SRAM2_SIZE(32*1024) 3staticstructrt_memheapmemheap_sram2; 4intsystem_sram2_init(void) 5{ 6returnrt_memheap_init(&memheap_sram2,"sram2",(void*)HEAP_SRAM2_BEGIN,(rt_size_t)HEAP_SRAM2_SIZE); 7} 8INIT_BOARD_EXPORT(system_sram2_init); 功能測(cè)試

• 寫(xiě)兩個(gè)測(cè)試命令：一直申請(qǐng)內(nèi)存直到無(wú)法申請(qǐng)內(nèi)存，一直釋放所以申請(qǐng)的內(nèi)存，確認(rèn) rt_malloc 會(huì)自動(dòng)到新增加的 memheap SRAM2 中申請(qǐng)內(nèi)存

• 功能驗(yàn)證通過(guò)，但是遇到死機(jī)問(wèn)題

• 測(cè)試的函數(shù)

1void*user_alloc(rt_size_tsize) 2{ 3returnrt_memheap_alloc(&memheap_sram2,size); 4} 5voiduser_free(void*ptr) 6{ 7rt_memheap_free(ptr); 8} 9voiduser_alloc_test(void) 10{ 11for(inti=0;i12{ 13user_ptr[i]=user_alloc(500); 14if(!user_ptr[i]) 15{ 16rt_kprintf("mallocfailed,index=%d ",i); 17return; 18} 19else 20{ 21rt_kprintf("[%d]:0x%08x ",i,user_ptr[i]); 22} 23} 24} 25MSH_CMD_EXPORT(user_alloc_test,user_alloc_test); 26voiduser_free_test(void) 27{ 28for(inti=0;i29{ 30if(user_ptr[i]) 31{ 32rt_kprintf("[%d]:0x%08x ",i,user_ptr[i]); 33user_free(user_ptr[i]); 34} 35} 36} 37MSH_CMD_EXPORT(user_free_test,user_free_test);

• 死機(jī)的信息

• 死機(jī)后，打印線(xiàn)程，發(fā)現(xiàn) idle 線(xiàn)程棧異常

• 開(kāi)啟CmBacktrace 組件后，發(fā)現(xiàn)死機(jī)的問(wèn)題不是固定的，申請(qǐng)申請(qǐng)一個(gè)小內(nèi)存，都會(huì)觸發(fā)異常

問(wèn)題分析

• idle 線(xiàn)程的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)被破壞了，這就說(shuō)明，內(nèi)存越界了，但是測(cè)試?yán)讨徽{(diào)用了 RT-Thread memheap 的 內(nèi)存申請(qǐng)與釋放 API，并沒(méi)有其他的操作

• 手動(dòng)申請(qǐng)一塊內(nèi)存，沒(méi)有觸發(fā)死機(jī)， list thread 發(fā)現(xiàn)，idle 線(xiàn)程的棧數(shù)據(jù)，依舊是異常的！

• 由于 開(kāi)發(fā)板可以 單步調(diào)試，所以經(jīng)過(guò)單步調(diào)試，加上分析，確認(rèn)內(nèi)存的范圍，各個(gè)線(xiàn)程棧的內(nèi)存范圍，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的問(wèn)題：申請(qǐng)的內(nèi)存偶爾會(huì)與線(xiàn)程棧的【靜態(tài)內(nèi)存】重疊
• 由于死機(jī)問(wèn)題并不是必現(xiàn)，但是 idle 線(xiàn)程棧數(shù)據(jù)異常是必現(xiàn)的。當(dāng)前懷疑 memheap 的內(nèi)存范圍設(shè)置存在問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比其他開(kāi)發(fā)板的 bsp，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在。
• 原來(lái) bsp stm32l476-st-nucleo 系統(tǒng)的內(nèi)存 HEAP_BEGIN 設(shè)置有問(wèn)題，直接設(shè)置的 第一塊內(nèi)存的起始地址：

1#defineSTM32_SRAM1_START(0x20000000) 2#defineHEAP_BEGINSTM32_SRAM1_START

• 初步看上去好像沒(méi)有問(wèn)題，其實(shí)RT-Thread 開(kāi)機(jī)后，靜態(tài)的內(nèi)存數(shù)據(jù)、線(xiàn)程棧，依舊會(huì)占用一些內(nèi)存，也就是其實(shí)內(nèi)存地址，不能設(shè)置為 STM32_SRAM1_START，而是 【剩余內(nèi)存】

• 【剩余內(nèi)存】或者叫【空閑內(nèi)存】的獲取方法如下：

1#ifdefined(__ARMCC_VERSION) 2externintImage$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit; 3#defineHEAP_BEGIN((void*)&Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit) 4#elif__ICCARM__ 5#pragmasection="CSTACK" 6#defineHEAP_BEGIN(__segment_end("CSTACK")) 7#else 8externint__bss_end; 9#defineHEAP_BEGIN((void*)&__bss_end) 10#endif

• 如在 Keil MDK5 上，是 #define HEAP_BEGIN ((void *)&Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit)， 也就是 SRAM1 的 剩余內(nèi)存作為系統(tǒng) 堆內(nèi)存使用，而不是 SRAM1 的全部?jī)?nèi)存作為 堆內(nèi)存使用

解決方法

• 如上，重新設(shè)置 HEAP_BEGIN 即可

• 編譯發(fā)現(xiàn) RW_IRAM1 不存在，需要修改鏈接文件：bspstm32stm32l476-st-nucleooardlinker_scriptslink.sct，增加 RW_IRAM1 的定義

1RW_IRAM10x200000000x00018000{;RWdata 2.ANY(+RW+ZI) 3}

• 以上修改后，memheap 內(nèi)存測(cè)試通過(guò)，不再觸發(fā)死機(jī)

小結(jié)

• memheap 使用起來(lái)還是比較的簡(jiǎn)單，可以通過(guò)設(shè)置 開(kāi)啟 RT_USING_MEMHEAP_AUTO_BINDING，也就是 勾選 [*] Use all of memheap objects as heap，決定新增加的 memheap 的內(nèi)存是否參與系統(tǒng)常規(guī)的內(nèi)存管理，如 rt_malloc、rt_free

• 用戶(hù)可以單獨(dú)的實(shí)現(xiàn)自己的 memheap 內(nèi)存塊 alloc、free 函數(shù)，這樣只操作特定的 memheap。

• 當(dāng)前的一個(gè)小缺點(diǎn)：如果 memheap 內(nèi)存塊較多，超過(guò)2個(gè)，如 RAM1、RAM2、RAM3，并且開(kāi)啟了 [*] Use all of memheap objects as heap，想實(shí)現(xiàn) RAM1與 RAM2 作為系統(tǒng)通用內(nèi)存管理，RAM3 用戶(hù)專(zhuān)用內(nèi)存管理，那么當(dāng)前的 memheap 機(jī)制做不到，因?yàn)?rt_malloc 依舊會(huì)在 RAM1、RAM2 不能申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，去 RAM3 申請(qǐng)內(nèi)存

原文：https://club.rt-thread.org/ask/article/736c78aba1dcd82e.html

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