《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第四十五章 内存管理实验

正点原子运营

第四十五章 内存管理实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

本章将介绍正点原子提供的内存管理库的使用，通过使用内存管理库可以提高内存的使用效率，在大型的应用开发中，是必不可少的工具。通过本章的学习，读者将学习到正点原子内存管理库的使用。

本章分为如下几个小节：

45.1 硬件设计

45.2 程序设计

45.3 下载验证

45.1 硬件设计

45.1.1 例程功能

1. 按下WKUP按键可从内存SRAM申请内存，并在LCD上显示相关信息

2. 按下KEY0按键可释放最近一次从SRAM申请到的内存

3. LED0闪烁，提示程序正在运行

45.1.2 硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

2. 正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块

3. 按键

       WKUP - PA0

       KEY0 - PE4

45.1.3 原理图

本章实验使用的内存管理库为软件库，因此没有对应的连接原理图。

45.2 程序设计

45.2.1 内存管理库的使用

正点原子提供的内存管理库包含两个文件，分别为：malloc.c和malloc.h，本章实验配套的实验例程中已经提供了这两个文件，并且已经针对正点原子M144Z-M3最小系统板STM32F103版进行了移植适配，用户在使用时，仅需将这两个文件添加到自己的工程即可，如下图所示：                                 

图45.2.1.1 正点原子内存管理库文件

内存管理库中提供了内存管理初始化、申请内存和释放内存等函数，使用非常方便。

在进行内存申请和释放之前，需要使用内存初始化函数对内存进行初始化，内存管理初始化的使用示例，如下所示：

1. #include "./MALLOC/malloc.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     /* 初始化内部SRAM内存池 */
   
5.    my_mem_init(SRAMIN);
   
6. }

复制代码

初始化内存后，便可以在需要内存的时候申请内存，申请内存函数的使用示例，如下所示：

1. #include "./MALLOC/malloc.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     uint8_t ptr;
   
5.    
   
6.     /* 初始化内部SRAM内存池 */
   
7.    my_mem_init(SRAMIN);
   
8.    
   
9.     /* 申请1KB内存 */
   
10.     ptr= (uint8_t *)mymalloc(SRAMIN, 1024);
    
11.    
    
12.     /* Do something. */
    
13. }

复制代码

在内存使用完毕后，需要及时释放内存，否则可能产生内存泄漏，释放内存函数的使用示例，如下所示：

1. #include "./MALLOC/malloc.h"
   
2. void example_fun(void)
   
3. {
   
4.     uint8_t ptr;
   
5.    
   
6.     /* 初始化内部SRAM内存池 */
   
7.    my_mem_init(SRAMIN);
   
8.    
   
9.     /* 申请1KB内存 */
   
10.     ptr= (uint8_t *)mymalloc(SRAMIN, 1024);
    
11.    
    
12.     /* Do something. */
    
13.    
    
14.     /* 释放无用内存 */
    
15.    myfree(SRAMIN, ptr);
    
16. }

复制代码

45.2.2 实验应用代码

本章实验的应用代码，如下所示：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     uint8_t t = 0;
   
4.     uint8_t key;
   
5.     uint8_t *p_sramin = NULL;
   
6.     uint32_t tp_sramin = 0;
   
7.     uint8_t paddr[32];
   
8.     uint16_t memused;
   
9.    
   
10.    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    
11.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 配置时钟，72MHz */
    
12.    delay_init(72);                     /* 初始化延时 */
    
13.    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    
14.    led_init();                         /* 初始化LED */
    
15.    key_init();                         /* 初始化按键 */
    
16.    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    
17.    my_mem_init(SRAMIN);                /* 初始化内部SRAM内存池 */
    
18.    
    
19.    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    
20.    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "MALLOCTEST", RED);
    
21.    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
22.    
    
23.    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Malloc& WR & Show", RED);
    
24.    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "KEY_UP:Free", RED);
    
25.    
    
26.    lcd_show_string(30, 162, 200, 16, 16, "SRAMINUSED:", BLUE);
    
27.    
    
28.     while (1)
    
29.     {
    
30.          key = key_scan(0);
    
31.          if (key == WKUP_PRES)
    
32.          {
    
33.              /* 申请内存 */
    
34.              p_sramin = mymalloc(SRAMIN, 2048);
    
35.             
    
36.              /* 判断内存申请是否成功 */
    
37.              if (p_sramin != NULL)
    
38.              {
    
39.                  /* 使用申请到的内存 */
    
40.                  sprintf((char *)p_sramin,
    
41.                          "SRAMIN: Malloc Test%03d", t + SRAMIN);
    
42.                  lcd_show_string(30, 226, 239, 16, 16, (char *)p_sramin, BLUE);
    
43.              }
    
44.              else
    
45.              {
    
46.                  myfree(SRAMIN, p_sramin);
    
47.                  p_sramin = NULL;
    
48.              }
    
49.          }
    
50.          else if (key == KEY0_PRES)
    
51.          {
    
52.              /* 释放内存 */
    
53.              myfree(SRAMIN, p_sramin);
    
54.              p_sramin = NULL;
    
55.          }
    
56.          
    
57.          /* 显示申请到内存的首地址 */
    
58.          if (tp_sramin != (uint32_t)p_sramin)
    
59.          {
    
60.              tp_sramin = (uint32_t)p_sramin;
    
61.             
    
62.              sprintf((char *)paddr,
    
63.                      "SRAMIN: Addr: 0x%08X", (uint32_t)p_sramin);
    
64.              lcd_show_string(30, 194, 239, 16, 16, (char *)paddr, BLUE);
    
65.          }
    
66.          else if (p_sramin == NULL)
    
67.          {
    
68.              lcd_fill(30, 194, 239, 319, WHITE);
    
69.          }
    
70.          
    
71.          if (++t == 20)
    
72.          {
    
73.              t = 0;
    
74.             
    
75.              /* 显示内部SRAM使用率 */
    
76.              memused = my_mem_perused(SRAMIN);
    
77.              sprintf((char *)paddr, "%d.%01d%%", memused / 10, memused % 10);
    
78.              lcd_show_string(30 + 96, 162, 200, 16, 16, (char *)paddr, BLUE);
    
79.             
    
80.              LED0_TOGGLE();
    
81.          }
    
82.          
    
83.          delay_ms(10);
    
84.     }
    
85. }

复制代码

可以看到，本实验的应用代码使用到了一个内存池，为内部SRAM，在完成内存池初始化后，便在LCD上实时刷新显示这个内存池的使用量，以及检测按键输入，若检测到WKUP按键被按下，则从这个内存池中申请一块内存，并写入测试数据，然后将申请到的这块内存的起始地址即内存中写入的测试数据在LCD上进行显示，若检测到KEY0按键被按下，则释放最近一次申请的这块内存回内存池中。

45.3 下载验证

在完成编译和烧录操作后，可以看到LCD上实时地显示了一个内存池的使用情况，此时按下WKUP按键申请内存，可以看到这个内存池的使用量增加，并且LCD上显示了申请到的一个内存的起始地址和内存中写入的测试数据，接着按下KEY0按键释放内存，可以看到，LCD上显示的内存信息消失，并且因为内存已经被释放回内存池，因此内存池的使用量较少。