freertos 内存使用率

FreeRTOS是一个实时操作系统，它的内存使用率可以通过以下几个方面来评估：

1. 总内存占用率：可以通过查看系统总内存和FreeRTOS占用的内存来计算。FreeRTOS的内存占用包括任务控制块（TCB）、队列、信号量、事件组等数据结构所占用的内存空间。

2. 堆内存使用率：FreeRTOS使用堆内存来分配动态内存，可以通过查看堆内存的使用情况来评估内存使用率。可以使用FreeRTOS提供的函数来获取堆内存的使用情况，比如`xPortGetFreeHeapSize()`和`xPortGetMinimumEverFreeHeapSize()`。

3. 栈内存使用率：每个任务在FreeRTOS中都有自己的栈空间，栈内存的使用情况也会影响内存使用率。可以通过查看每个任务的栈空间使用情况来评估栈内存的使用率。可以使用FreeRTOS提供的函数来获取任务栈空间的使用情况，比如`uxTaskGetStackHighWaterMark()`。

需要注意的是，FreeRTOS的内存使用率是动态变化的，随着任务的创建和销毁、动态内存的分配和释放等操作，内存使用率会有所变化。因此，为了准确评估内存使用率，需要在系统运行过程中进行监测和统计。

相关问题

freertos 分配内存

### FreeRTOS 内存分配方法及实现

#### pvPortMalloc 函数解析
`pvPortMalloc` 是 FreeRTOS 中用于动态内存分配的主要函数之一。此函数的行为类似于标准 C 库中的 `malloc()`，其作用是从堆中请求指定大小的字节数并返回指向该区域的指针[^3]。

void *pvPortMalloc( size_t xWantedSize )
{
    void *p;
    
    /* 堆初始化 */
    vInitHeap();
  
    p = malloc( xWantedSize );
   
    configASSERT( ( p != NULL ) || ( xWantedSize == 0 ) );

    traceMALLOC(p, xWantedSize);

    return p;
}

这段伪代码展示了简化版的 `pvPortMalloc` 实现逻辑。当调用者需要一块特定尺寸的空间时，会通过这个函数来获取相应的资源。如果申请失败，则可能触发断言错误或返回空指针，这取决于配置选项和具体应用场景的需求。

#### vPortFree 函数解析
相对应地，在不再需要之前由 `pvPortMalloc` 分配出来的空间时，应该使用 `vPortFree` 来释放它。这样做可以使得这些被占用的位置重新变为可利用状态，从而提高系统的整体效率以及防止潜在的内存泄漏问题发生。

void vPortFree(void* ptr)
{
    if(ptr){
        free(ptr);
        
        traceFREE(ptr); 
    }
}

上述代码片段给出了一个简单的 `vPortFree` 的例子。这里假设传入的有效参数是一个先前经由 `pvPortMalloc` 获得的对象地址；如果不是这样（即传递的是NULL），那么什么操作也不会执行，以此避免不必要的异常情况出现。

#### 不同类型的堆管理策略
FreeRTOS 支持多种不同的堆管理模式，每一种都有各自的特点：

- **heap_1**: 这是最基本的形式，仅实现了最基础的功能——简单地按照顺序分配连续区块给请求方直到耗尽为止，并不具备任何复杂的特性如回收机制等。
- **heap_2 至 heap_5**: 它们提供了更高级别的控制能力和服务质量保障措施，比如支持多块独立存储区间的组合运用、自动整理零散碎片以优化长期运行性能等等[^1]。

特别是提到的 `heap_4.c` 文件内定义了一套有效的抗分片算法，能够有效地对抗由于频繁创建销毁对象所引起的内部结构松散化现象，进而维持较高的利用率水平而不至于过早陷入无法继续供给新任务所需工作环境的状态之中[^2]。

freertos的内存池的使用

在FreeRTOS中，内存池（Memory Pool）是一种用于动态内存分配的机制，可以提高系统的资源利用率和响应性能。内存池通过预先分配一块连续的内存空间，并将其划分为多个固定大小的内存块，每个内存块都可以独立地分配和释放。这种方式避免了动态内存分配的开销和碎片化问题。

FreeRTOS提供了一个名为`MemoryPool_t`的数据结构，用于表示内存池。使用内存池需要以下步骤：

1. 创建内存池：使用`xMemoryPoolCreate()`函数来创建一个内存池，需要指定内存池的大小以及每个内存块的大小。

MemoryPool_t xMemoryPoolCreate( size_t xNumberOfBytes, size_t xBlockSize );

2. 分配内存块：使用`pvMemoryPoolAlloc()`函数来从内存池中分配一个内存块。

void* pvMemoryPoolAlloc( MemoryPool_t xMemoryPool, size_t xWantedSize );

3. 释放内存块：使用`vMemoryPoolFree()`函数来释放先前分配的内存块。

void vMemoryPoolFree( MemoryPool_t xMemoryPool, void* pvAddressToFree );

需要注意的是，内存池中的内存块大小必须是固定且相同的。当没有足够的空闲内存块可用时，尝试分配内存块会导致任务阻塞，直到有空闲内存块可用或超时发生。

内存池的使用可以提高系统的效率和可靠性，特别适用于嵌入式系统和实时系统，其中对内存分配和释放的时间和空间要求较高。通过合理的内存池配置和使用，可以避免动态内存分配带来的性能问题和内存碎片化问题。