STM32汇编实现内存管理:冒泡排序、插入排序与折半查找
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更新于2024-08-08
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"STM32汇编语言实现存储管理实验,涉及冒泡排序、直接插入排序、折半查找,以及UCOSIII操作系统中的内存管理和内存池概念。实验在STM32的内部RAM和外部SRAM中创建内存池,并通过按键进行内存申请与释放。"
在嵌入式系统开发中,内存管理是至关重要的一个环节,尤其是在资源有限的微控制器如STM32上。本实验以8086汇编语言实现了几种基本的数据排序算法——冒泡排序、直接插入排序,并探讨了如何在UCOSIII操作系统环境下进行存储管理。实验中,内部RAM和外部SRAM被划分为内存池,用于动态内存分配。
首先,实验定义了两个内存区——INTERNAL_MEM和EXTERNAL_MEM,分别对应STM32的内部RAM和外部SRAM。内存区的定义采用OS_MEM结构体,例如:
```c
OS_MEM INTERNAL_MEM; // 定义内部RAM内存区
OS_MEM EXTERNAL_MEM; // 定义外部SRAM内存区
```
接着,定义了内存池的大小和每个存储块的尺寸,确保它们是4字节的倍数,以兼容32位指针:
```c
#define INTERNAL_MEM_NUM 5 // 内存区中存储块的数量
#define INTERNAL_MEMBLOCK_SIZE 100 // 每个内部内存块的大小
#define EXTRENNAL_MEM_NUM 5 // 外部内存区中存储块的数量
#define EXTERNAL_MEMBLOCK_SIZE 100 // 每个外部内存块的大小
```
然后,为每个内存区分配实际的物理内存,例如内部RAM的内存池:
```c
__align(4) CPU_INT08U Internal_RamMemp[INTERNAL_MEM_NUM][INTERNAL_MEMBLOCK_SIZE];
```
在UCOSIII中,内存管理是通过内存池(Memory Pool)来实现的,它允许程序动态地申请和释放内存。内存池由一组相同大小的内存块组成,内存块在使用后可以被归还给内存池以便再次分配。在实验中,通过按键操作,用户可以申请或释放内存,例如:
- 按下KEY_UP键,从INTERNAL_MEM中申请内存。
- 按下KEY1键,将内存释放回INTERNAL_MEM。
- 按下KEY2键,从EXTERNAL_MEM中申请内存。
- 按下KEY0键,将内存释放回EXTERNAL_MEM。
冒泡排序和直接插入排序是两种基础的排序算法,冒泡排序通过不断地交换相邻的逆序元素逐渐达到有序,而直接插入排序则是将新元素与已排序部分的元素依次比较,找到合适的位置插入。这两种算法在汇编语言中实现时,需要考虑数据访问的效率和内存操作的细节。
折半查找(Binary Search)则是在有序数组中查找特定元素的高效算法,它通过每次比较中间元素来缩小搜索范围,平均时间复杂度为O(log n)。
实验结合了嵌入式系统的内存管理、基本数据操作算法以及用户交互,为学习者提供了理解UCOSIII操作系统内存管理机制以及汇编语言实现算法的实践经验。通过这样的实验,开发者可以更好地掌握资源有限环境下的高效内存管理技巧,以及在实时操作系统中编写低级程序的方法。
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