STM32CubeMX FreeRTOS堆棧分配、調(diào)試技巧
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堆?？臻g分配
這部分很重要，如果選擇的單片機(jī)RAM比較吃緊，那就要精打細(xì)算了。
這個(gè)問題牽連了不少容易混淆的概念，我在學(xué)習(xí)的時(shí)候也翻了很多帖子，按照自己的理解梳理了一下，有錯(cuò)誤請(qǐng)?jiān)u論區(qū)或私信指出。
參考博客：
https://www.cnblogs.com/CaesarTao/p/9816965.html
先是RAM，我選用的是stm32f103RBT6，有20K的RAM。
這20K被分為4大部分：
其中 “內(nèi)部用，中斷向量等” 這塊是系統(tǒng)固定的，我們不需要管。
其中的HEAP和STACK，他們跟FreeRTOS里的堆和棧沒有關(guān)系。
為了避免弄混，我們把這里的HEAP稱為系統(tǒng)堆，把這里的STACK稱為系統(tǒng)棧
在裸機(jī)編程中：
| 成分 | 描述 |
|---|---|
| 系統(tǒng)堆HEAP | 當(dāng)我們使用malloc函數(shù)申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，就是從這里申請(qǐng)的，它必須由程序員提前定義好大小，如果空間不足，malloc會(huì)申請(qǐng)失敗。目前我了解到的，它就這一個(gè)作用。 |
| 系統(tǒng)棧STACK | 用來存儲(chǔ)臨時(shí)變量、函數(shù)的參數(shù)等等，當(dāng)我們進(jìn)行函數(shù)嵌套時(shí)，進(jìn)入函數(shù)前，是要進(jìn)行保存現(xiàn)場(chǎng)的工作的，等執(zhí)行完函數(shù)跳回到原來位置時(shí)，需要恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，而保存現(xiàn)場(chǎng)所使用的內(nèi)存，就是從系統(tǒng)棧中獲取的，如果系統(tǒng)棧不足，就會(huì)出現(xiàn)常說的棧溢出，導(dǎo)致程序跑飛。與系統(tǒng)堆不同的是，系統(tǒng)?？梢圆惶崆耙?guī)定大小，不影響程序運(yùn)行。 |
| 全局區(qū) | 用來存儲(chǔ)全局變量、靜態(tài)變量 |
在stm32工程的啟動(dòng)文件中，堆系統(tǒng)堆和系統(tǒng)棧定義了大?。?/span>
Stack_Size默認(rèn)為0x400 1024byte
Heap_Size默認(rèn)為0x200 512byte
對(duì)于系統(tǒng)堆Heap，如果你用malloc申請(qǐng)了一個(gè)600byte的空間，那么會(huì)申請(qǐng)失?。ò吹览硎沁@樣、沒實(shí)驗(yàn)過）
而對(duì)于系統(tǒng)棧Stack來說，這里限定的1024byte并不限定程序?qū)嶋H使用的大小，只是調(diào)試的時(shí)候會(huì)提示錯(cuò)誤（也沒試驗(yàn)過）
綜上，我的理解是，如果不用malloc，這兩個(gè)默認(rèn)值是不用改的。
按照這個(gè)默認(rèn)值來算，這才占用了1.5K的空間，所以大部分RAM空間都屬于全局區(qū)。
在FreeRTOS中：
在CubeMX配置時(shí)，我們配置了一個(gè)TOTAL_HEAP_SIZE
雖然叫HEAP，但跟系統(tǒng)堆沒關(guān)系，我們暫且叫RTOS堆。
RTOS堆使用的空間，是從全局區(qū)申請(qǐng)的。
| 成分 | 描述 |
|---|---|
| RTOS堆 | 在FreeRTOS初始化時(shí)，定義了大小，屬于系統(tǒng)的全局區(qū)部分。FreeRTOS使用的全部RAM，都從這里分配，包括任務(wù)棧、隊(duì)列、pvPortMalloc()申請(qǐng)的空間等等 |
所以在一個(gè)FreeRTOS工程里，只要不閑著沒事用malloc()，就不用管系統(tǒng)堆和系統(tǒng)棧了，況且FreeRTOS中并不推薦用malloc()，而是用pvPortMalloc()代替，二者的區(qū)別就是，前者在系統(tǒng)堆中分配空間，后者在RTOS堆中分配空間。
所以第一件事，就是合理設(shè)定一個(gè)TOTAL_HEAP_SIZE，總共的RAM有20K，我們可以先把它設(shè)為10K。
FreeRTOS提供了一個(gè)API:
//獲取剩余的堆空間xPortGetFreeHeapSize();
可以獲取剩余的堆空間，在適當(dāng)?shù)奈恢么蛴〕鰜?，再進(jìn)行優(yōu)化，另外如果某個(gè)任務(wù)創(chuàng)建失敗，一般就是堆空間不足，調(diào)試的時(shí)候把創(chuàng)建任務(wù)的結(jié)果打印出來比較好。
任務(wù)棧
| 成分 | 描述 |
|---|---|
| 任務(wù)棧 | 任務(wù)運(yùn)行所需的空間，從RTOS堆中申請(qǐng)空間。用來存儲(chǔ)任務(wù)中的變量，函數(shù)嵌套保存現(xiàn)場(chǎng)所需的空間等等 |
任務(wù)棧在任務(wù)創(chuàng)建時(shí)設(shè)定
osThreadDef(Interactive_TASK,Interactive_Task, osPriorityNormal, 0, 128);osThreadCreate(osThread(Interactive_TASK), NULL);
單位是word，1word=4byte，棧溢出有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，現(xiàn)象往往是程序卡住，棧溢出原因是任務(wù)棧不足。
如何知曉一個(gè)任務(wù)棧不足呢？FreeRTOS提供了一個(gè)API
uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL);
HighWaterMark譯為高水位，返回值是任務(wù)創(chuàng)建至今任務(wù)棧剩余量的最小值，這個(gè)值越接近0，任務(wù)越有棧溢出的風(fēng)險(xiǎn)，一般要留有一定的余量。
做一個(gè)小測(cè)試：
//測(cè)試任務(wù)osThreadDef(TEST_TASK,test_Task, osPriorityNormal, 0, 128);osThreadCreate(osThread(TEST_TASK), NULL);//創(chuàng)建測(cè)試任務(wù)//測(cè)試任務(wù)void test_Task(){ for(;;) { //打印剩余的任務(wù)棧 printf("TEST剩余棧%d\r\n",()uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL)); osDelay(1000); }}
測(cè)試結(jié)果：
可以大體推得，一個(gè)空任務(wù)占用的任務(wù)棧大概為128 - 52 = 76 word
與裸機(jī)編程類似，在任務(wù)中進(jìn)行函數(shù)嵌套時(shí)，進(jìn)入函數(shù)前，需要保存現(xiàn)場(chǎng)，保存現(xiàn)場(chǎng)的空間也是從任務(wù)棧中分配的，因此在RAM比較吃緊的情況下，要盡量避免過多的函數(shù)嵌套。
使用FreeRTOS后，反而不經(jīng)常使用在線仿真，大多數(shù)時(shí)候用printf打印LOG。
代碼和測(cè)試視頻在這里：
https://oshwhub.com/doee/wai-mai-zi-ti-gui-she-bei-duan-z
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