在實時系統(tǒng)中管理內存是一項挑戰(zhàn)。有許多方面需要考慮，例如代碼空間內存管理、RAM內存管理、內存優(yōu)化以及它們如何影響性能等等。下面是七個通用的技巧，可以幫助嵌入式開發(fā)人員開始管理他們的內存。

        避免malloc

　　在需要確定性計時的實時系統(tǒng)中，使用malloc動態(tài)分配內存是一個壞主意。首先，典型的malloc實現(xiàn)是不確定的，這意味著即使能夠分配內存，也不能保證分配內存需要多長時間。使用malloc會產(chǎn)生許多實時問題，例如

　　堆碎片

　　分配內存失敗

　　不確定的行為

　　不要試探命運，避開malloc就好。

        監(jiān)控內存映射文件

　　跟蹤ROM和RAM去向的一個好方法是查看編譯器生成的內存映射文件。這個文件將告訴開發(fā)人員函數(shù)的代碼大小，以及為它們的變量分配了多少內存。不同工具的地圖文件通常略有不同，因此需要開發(fā)人員打開文件并手動瀏覽它們，以確定它們的內存使用情況。開發(fā)人員可以編寫一個Python腳本來讀取文件，并提供機制來查看哪里的優(yōu)化和代碼返工是最有效的。

        使用內存塊池進行動態(tài)內存分配

　　有時候，嵌入式開發(fā)人員無法擺脫靜態(tài)分配所有內存的問題。應用程序可能無法提前知道需要多少內存，或者預先分配所有內存可能需要比微控制器上可用內存更多的RAM。不想使用內存分配或字節(jié)池的話，開發(fā)人員應該怎么做呢?答案是使用塊內存池。塊內存池在固定的內存塊中分配內存，不像字節(jié)內存池一次分配一個字節(jié)。塊內存池的算法是確定性的和快速的!因此，如果你需要動態(tài)分配內存，請使用塊內存池。(大多數(shù)實時操作系統(tǒng)都有)。

    僅將內存字節(jié)池用于任務堆棧分配

　　RTOS通常包含許多供開發(fā)人員分配內存的機制。選項通常是字節(jié)和塊內存池。字節(jié)內存池的行為與堆非常相似，并像malloc一樣分配內存。有一些實現(xiàn)是確定性的，但是仍然存在堆碎片的潛在問題。出于這些原因，強烈建議開發(fā)人員在應用程序開始時只使用字節(jié)池來分配內存，例如緩沖區(qū)或任務堆棧。

        靜態(tài)分配內存

　　靜態(tài)分配內存意味著所有的內存分配都是在編譯時而不是運行時執(zhí)行的。這是確保確定性的最安全的方法，并且不會有內存碎片問題。當開發(fā)人員不能在編譯時分配內存時，一些動態(tài)分配任務控制塊的RTOS就是這種情況，嘗試在系統(tǒng)初始化期間執(zhí)行所有的動態(tài)內存分配。在啟動時分配內存看起來像是靜態(tài)分配的。

        盡量減少RTOS對象的使用

　　通過RTOS創(chuàng)建的每個對象，比如任務、信號量、消息隊列等等，都有一個與之相關聯(lián)的控制塊?？刂茐K本質上是一種結構，它保存了對象執(zhí)行其功能所必需的各種參數(shù)。在資源受限的環(huán)境中工作的嵌入式開發(fā)人員會希望盡量減少他們在應用程序中使用的對象數(shù)量。如果開發(fā)人員不密切監(jiān)控RTOS對象的代碼，它們會很快開始使用大量的RAM。

        更改編譯器的默認優(yōu)化設置

　　在運行時處理內存并不是開發(fā)人員會遇到的唯一內存管理問題。有時，開發(fā)人員需要嘗試優(yōu)化RAM和ROM，以便最大限度地降低他們使用的微控制器的BOM成本。在許多情況下，編譯器(如GCC)默認不包含最佳優(yōu)化設置，代碼通常臃腫而緩慢。不要依賴默認的編譯器設置。查看編譯器手冊，了解可用于調整RAM和ROM大小的優(yōu)化和設置。

        結論

　　實時嵌入式軟件開發(fā)人員經(jīng)常為管理他們的系統(tǒng)內存而苦惱。由于沒有跟蹤內存的去向，它們可能會很快耗盡代碼空間，或者出現(xiàn)與堆碎片相關的運行時問題。我們在本文中研究的技巧看起來很簡單，但是通過遵循它們，嵌入式開發(fā)人員不僅可以更好地管理他們的內存占用，還可以省去調試一個瀕臨內存災難的系統(tǒng)的麻煩。