一、內存分配：
1.1 申請一塊內存大小定義：
#define MEM_0_SIZE (8) //8字節 #define MEM_1_SIZE (16) //16字節 #define MEM_2_SIZE (32) #define MEM_3_SIZE (64) #define MEM_4_SIZE (128) #define MEM_5_SIZE (256)
1.2 設定SIZE大小內存可申請到的內存塊最大個數定義：
#define MEM_0_COUNT (16) //最大16個內存塊 #define MEM_1_COUNT (16) #define MEM_2_COUNT (32) #define MEM_3_COUNT (32) #define MEM_4_COUNT (32) #define MEM_5_COUNT (16)
1.3 內存數組定義
static u8 g_8bytesmem[MEM_0_COUNT*MEM_0_SIZE]; static u8 g_16bytesmem[MEM_1_COUNT*MEM_1_SIZE]; static u8 g_32bytesmem[MEM_2_COUNT*MEM_2_SIZE]; static u8 g_64bytesmem[MEM_3_COUNT*MEM_3_SIZE]; static u8 g_128bytesmem[MEM_4_COUNT*MEM_4_SIZE]; static u8 g_256bytesmem[MEM_5_COUNT*MEM_5_SIZE];
1.4 內存管理結構體定義
typedef struct _mem_t { //控制標記 u32 flag;//每種內存最多32塊 /*每塊內存的大小*/ u16 size; /*內存塊個數*/ u16 count; /*內存開始指針*/ u8 *buf; }mem_t;
1.5 內存分配設計思想：
我們設置動態內存分配的初衷在於：有些單片機系統內存資源比較少，便顯得特別珍貴，因此我們要實現內存的反復利用，好像就像一個池子一樣，我們要循環利用池子里的水資源。比如說洗澡時，如果是噴頭式的，這樣如果不去回收水便會浪費；而如果是在澡池子里洗澡，每次利用完水后，水資源便會重新回到池子，可循環的利用起來。我們設置動態內存分配也是這個原理，使用之前先去申請，使用結束后便釋放，下次便可繼續申請該內存，循環利用內存池里的資源。
我們先定義6個數組，各個數組大小為XXX_SIZE * XXX_COUNT，XXX_SIZE是每個內存塊大小，XXX_COUNT是內存塊的個數。將各數組的首地址賦給g_mem_mngt[i].buf（i：0-5）m_mngt[i].buf便分別指向每個數組的首地址。我們申請某一長度len的內存時，通過計算選定匹配的內存塊大小，然后從對應內存池首地址去查找空閑的內存塊，找到即停止查找，將該內存塊起始地址取出便為我們申請到的內存塊，申請到后將該地址標記，表示已被占用，下次不能再申請到。
釋放內存，首先根據內存節點所在的起始地址與各個內存池起始地址和結束地址，判斷內存節點所有所在的內存池，然后從該內存池首地址開始查找，定位該內存落在的內存塊控制區域，找到后則停止查找，並將該內存塊標記位清零，表示該內存塊已空閑，下次可申請使用。
1.6 各個內存塊初始化，申請的起始地址、內存塊個數、字節大小、標志位定義
void mem_init(void) { g_mem_mngt[0].buf = g_8bytesmem; g_mem_mngt[0].count = MEM_0_COUNT; g_mem_mngt[0].size = MEM_0_SIZE; g_mem_mngt[0].flag = 0; g_mem_mngt[1].buf = g_16bytesmem; g_mem_mngt[1].count = MEM_1_COUNT; g_mem_mngt[1].size = MEM_1_SIZE; g_mem_mngt[1].flag = 0; g_mem_mngt[2].buf = g_32bytesmem; g_mem_mngt[2].count = MEM_2_COUNT; g_mem_mngt[2].size = MEM_2_SIZE; g_mem_mngt[2].flag = 0; g_mem_mngt[3].buf = g_64bytesmem; g_mem_mngt[3].count = MEM_3_COUNT; g_mem_mngt[3].size = MEM_3_SIZE; g_mem_mngt[3].flag = 0; g_mem_mngt[4].buf = g_128bytesmem; g_mem_mngt[4].count = MEM_4_COUNT; g_mem_mngt[4].size = MEM_4_SIZE; g_mem_mngt[4].flag = 0; g_mem_mngt[5].buf = g_256bytesmem; g_mem_mngt[5].count = MEM_5_COUNT; g_mem_mngt[5].size = MEM_5_SIZE; g_mem_mngt[5].flag = 0; #ifdef MEM_DEBUG memset(g_count, 0, sizeof(g_count)); #endif #if CODE_REDUN mem_fail = 0; #endif }
1.7 內存塊申請
查找可申請內存起始地址，返回值為內存塊起始地址。該類型函數有void * mem_alloc(u8 size)和void *mem_isr_alloc(u8 size)兩種函數定義，文章中只附加在非中斷模式下代碼。在非中斷模式下，申請內存塊之前要先關閉中斷，申請結束后再打開中斷通知將申請到的內存地址標志位置1，表示已申請，這樣做比較安全。在中斷模式下，不必做此操作，其他寫法都一致。
void * mem_alloc(u8 size) { u8 i, j; mem_t * memptr = NULL; u8 * ptr = NULL; /*先找到內存適合的控制塊所在控制頭*/ for(i = 0; i < MEM_TYPE_COUNT; i++) { if(size <= g_mem_mngt[i].size) { memptr = &g_mem_mngt[i]; //找到空閑的控制塊 ptr = memptr->buf; for(j = 0; j < memptr->count; j++, ptr += memptr->size) { __disable_irq(); if(!(memptr->flag & (1<<j))) { //標記占用 memptr->flag |= (1<<j); __enable_irq(); return ptr; } __enable_irq(); } #ifdef MEM_DEBUG //內存不足,記錄一下 MEM_STATIC_INC(i); #endif } } #if CODE_REDUN mem_fail++; #endif return NULL; }
1.8 內存的釋放
釋放內存，即將表示該內存的占有標志位清零，釋放后下次便可申請該內存。釋放內存函數分為void mem_free(void * ptr)和void mem_isr_free(void * ptr)兩種，一種是在非中斷模式下，一種是在中斷模式下。在非中斷模式下釋放之前應先關閉總中斷，防止被打斷，釋放結束后再打開總中斷。在中斷模式下則不必處理該操作。
void mem_free(void * ptr) { u8 i; mem_t * memp = NULL; u8 * optr = ptr; u8 j; u8 * p; for(i = 0; i < MEM_TYPE_COUNT; i++) { memp = &g_mem_mngt[i]; //定位該內存指針落在哪個控制區域 if(optr >= memp->buf && optr < memp->buf + memp->size*memp->count) { for(p = memp->buf, j=0; j < memp->count; p += memp->size, j++) { if((optr >= p) && (optr < p + memp->size)) { __disable_irq(); memp->flag &= ~(1<<j); #if PRINTF_ON stmprintf("free size:%d,j:%d\r\n",memp->size, j); #endif __enable_irq(); return; } } } } }
二、任務調度
/*鏈表的定義,list_head g_idlelist表示空閑可用任務節點鏈表，list_head g_runlist表示即將使用的任務節點鏈表。*/ static struct list_head g_runlist; static struct list_head g_idlelist; /*任務節點*/ typedef struct node { struct list_head next; //雙向鏈表定義 handle callback; //任務操作函數指針 u8 *para; //任務操作函數參數 u8 flag; //,標志字段，當前用來表示任務優先級 }task_node_t; //任務節點 /*任務優先級*/ #define PRIO_HIGH (0x1) //優先級最高 #define PRIO_NORMAL (0x2) //次優先級 #define PRIO_LOW (0x4) //最低優先級
2.1 任務調度，該算法思想為：
分別建立g_idlelist和g_runlist兩個雙向鏈表，在任務初始化時，為各個任務控制塊節點申請內存，將各個任務節點掛載到g_idlelist鏈表上，表示目前空閑可用的任務節點，當有我們要申請任務時，要從鏈表g_idlelist上取下任務節點，同時將節點掛載到g_runlist鏈表上，表示即將使用的任務節點，掛載時是有優先級的，當g_runlist為空鏈表時，我們直接掛載上去，當g_runlist不為空鏈表時，便要考慮優先級的問題，任務優先級高的任務節點掛載在最前面。然后按照優先級順序執行對應的任務，等任務執行結束后將任務節點又掛載到g_idlelist鏈表最后面。等待下次的調用。
2.2 任務節點初始化，為任務節點申請內存，並將任務節點掛載到g_idlelist鏈表上，表示未使用的任務節點。
void task_queue_init(void) { u8 i; task_node_t * task; list_init_head(&g_runlist); list_init_head(&g_idlelist); for(i = 0; i < TASK_MAX_COUNT; i++) { task = mem_alloc(sizeof(task_node_t)); #if CODE_REDUN if(NULL == task) { return; } #endif list_add_tail(&g_idlelist, &task->next); } }
2.3 生成任務函數，包括任務節點地址的申請，任務節點各個成員的賦值。從g_idlelist節點取出將要使用的任務節點，並將要它執掛載到g_runlist鏈表上，表示即將使用的任務節點。插入g_runlist鏈表時要根據任務優先級順序插入節點。
/*任務進入隊列：*/ static void task_in_queue(task_node_t *task) { struct list_head * plist = NULL; task_node_t *p = NULL; if(list_isempty(&g_runlist)) { list_add_tail(&g_runlist, &task->next); return; } /*隊列不為空，根據優先級放到合適的地方*/ for(plist = g_runlist.next; plist != &g_runlist; plist = plist->next) { p = container_of(plist, task_node_t, next); if(PRIO_GET(task->flag) < PRIO_GET(p->flag)) { //找到位置了,終止循環 list_add(&task->next, plist->prev, plist); return; } } //插入到最后 list_add_tail(&g_runlist, &task->next); } /*任務控制塊內存申請，參數定義：*/ u8 task_create(handle func,u8 *para, u8 prio) { struct list_head * plist; task_node_t *task; __disable_irq(); plist = list_fetch(&g_idlelist); __enable_irq(); if(NULL == plist) { #if PRINTF_ON stmprintf("TASK full\r\n"); #endif return 1; } task = container_of(plist, task_node_t, next); list_init_head(&task->next); task->callback = func; task->para = para; task->flag = prio; __disable_irq(); task_in_queue(task); __enable_irq(); return 0; }
2.4 任務執行函數
/*執行任務函數，從任務鏈表g_runlist取出一個優先級最高的任務節點，執行任務。執行任務之前關閉總中斷，執行結束后打開總中斷*/
void task_run(void) { task_node_t * task; handle cb; u8 * para; struct list_head * plist; __disable_irq(); plist = list_fetch(&g_runlist); if(plist) { task = container_of(plist, task_node_t, next); cb = task->callback; para = task->para; list_add_tail(&g_idlelist, &task->next); __enable_irq(); if(cb) { #if CODE_REDUN current_tick = get_timer6_tick(); #endif cb(para); #if CODE_REDUN current_tick = 0; #endif } } else { __enable_irq(); } }