使用memheap內(nèi)存管理算法對(duì)片內(nèi)RAM和片外SDRAM進(jìn)行管理的方法
??在開(kāi)發(fā)中由于單片機(jī)自帶的 RAM 空間比較小，有時(shí)候需要擴(kuò)展片外的 RAM 以供使用，RT-Thread 提供了 memheap 管理算法來(lái)管理多塊不相鄰的內(nèi)存空間，本文以正點(diǎn)原子的 STM32F429 阿波羅開(kāi)發(fā)板為例，講解使用 memheap 內(nèi)存管理算法對(duì)內(nèi)部 RAM 和片外的 SDRAM 進(jìn)行管理的方法，使用的軟件包為基于開(kāi)發(fā)板的 STM32F429-ATK-APOLLO v0.1.0 軟件包。
1 memheap 管理算法簡(jiǎn)介
??本部分來(lái)源于 RT-Thread 的 [memheap 管理算法官方文檔](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/memory/memory?id=memheap-%e7%ae%a1%e7%90%86%e7%ae%97%e6%b3%95)。
??memheap 管理算法適用于系統(tǒng)含有多個(gè)地址可不連續(xù)的內(nèi)存堆。使用 memheap 內(nèi)存管理可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)存在多個(gè)內(nèi)存堆時(shí)的使用：當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)內(nèi)存堆的時(shí)候，用戶(hù)只需要在系統(tǒng)初始化時(shí)將多個(gè)所需的 memheap 初始化，并開(kāi)啟 memheap 功能就可以很方便地把多個(gè) memheap（地址可不連續(xù)）粘合起來(lái)用于系統(tǒng)的 heap 分配。
注：在開(kāi)啟 memheap 之后原來(lái)的 heap 功能將被關(guān)閉，兩者只可以通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉 RT_USING_MEMHEAP_AS_HEAP 來(lái)選擇其一。memheap 工作機(jī)制如下圖所示，首先將多塊內(nèi)存加入 memheap_item 鏈表進(jìn)行粘合。當(dāng)分配內(nèi)存塊時(shí)，會(huì)先從默認(rèn)內(nèi)存堆去分配內(nèi)存，當(dāng)分配不到時(shí)會(huì)查找 memheap_item 鏈表，嘗試從其他的內(nèi)存堆上分配內(nèi)存塊。應(yīng)用程序不用關(guān)心當(dāng)前分配的內(nèi)存塊位于哪個(gè)內(nèi)存堆上，就像是在操作一個(gè)內(nèi)存堆。
2 只使用片內(nèi) RAM 的示例
平時(shí)用的就是從片內(nèi)申請(qǐng)內(nèi)存，寫(xiě)這部分主要是為了和從片外 SDRAN 申請(qǐng)內(nèi)存進(jìn)行對(duì)比。選擇以開(kāi)發(fā)板創(chuàng)建工程后，選擇 STM32F429-ATK-APOLLO 開(kāi)發(fā)板，工程創(chuàng)建后默認(rèn)是沒(méi)有開(kāi)啟片外的 SDRAM 的，此時(shí)工程中只配置了片內(nèi)的 RAM 作為內(nèi)存堆，我們編寫(xiě)一個(gè) sram 內(nèi)存堆的申請(qǐng)測(cè)試函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存堆的測(cè)試，測(cè)試代碼如下所示（示例僅作為測(cè)試使用，目的是了解原理，均沒(méi)有寫(xiě)內(nèi)存堆的釋放函數(shù)，下面的測(cè)試函數(shù)一樣）。
void sram_test(void)
{
int size = 50 * 1024; // 50KBytes
rt_uint8_t * ptr = RT_NULL;
ptr = rt_malloc(size);
if(ptr != RT_NULL)
{
LOG_D("ptr = %p", ptr); // 打印申請(qǐng)到的空間的首地址
}
else
{
LOG_E("malloc failed");
}
}
MSH_CMD_EXPORT(sram_test, sram test)
??編譯燒寫(xiě)后我們使用定義的 sram_test 命令來(lái)進(jìn)行內(nèi)存堆的申請(qǐng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下。根據(jù)測(cè)試的日志信息我們可以看出系統(tǒng)復(fù)位后內(nèi)存堆的空間為 183400 字節(jié)，我們?cè)O(shè)定的是每次申請(qǐng) 50KB = 51200 字節(jié)的空間，每次申請(qǐng)后打印出剩余的內(nèi)存堆空間的大小。從結(jié)果可以看出，每次申請(qǐng)的內(nèi)存空間的地址都是 0x2000****，這是因?yàn)?STM32 的內(nèi)部 RAM 空間的起始地址為 0x20000000，等到第四次申請(qǐng)時(shí)內(nèi)部 RAM 的剩余空間大小不夠?qū)е律暾?qǐng)失敗。
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.4 build May 10 2022 21:04:03
2006 - 2021 Copyright by rt-thread team
msh >list_memheap /* 初始時(shí)，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
heap 190756 7356 183400
msh >sram_test
[D/main] ptr = 20003380
msh >list_memheap /* 第 1 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
heap 190756 58580 132176
msh >sram_test
[D/main] ptr = 2000fb98
msh >list_memheap /* 第 2 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
heap 190756 109804 80952
msh >sram_test
[D/main] ptr = 2001c3b0
msh >list_memheap /* 第 3 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
heap 190756 161028 29728
msh >sram_test
[E/main] malloc failed
msh >sram_test
[E/main] malloc failed
msh >list_memheap /* 申請(qǐng)失敗后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
heap 190756 161028 29728
3 配置片外 SDRAM 和 內(nèi)存管理算法
??在 RT-Thread Settings 里面可以配置使能片外的 SDRAM，配置方式如下圖所示，配置后 SDRAM 的驅(qū)動(dòng)代碼位于路徑 libraries/HAL_Drivers/drv_sdram.c 下。SDRAM 外設(shè)的配置講解可以參考文章 [RT Thread Studio RGB屏幕之 SDRAM 配置](https://club.rt-thread.org/ask/article/47789c36753224f8.html)
??配置好了片外的 SDRAM 后，我們還需要選擇相應(yīng)的內(nèi)存管理算法，同樣在 RT-Thread Settings 里面進(jìn)行配置，配置界面如下圖所示。
4 SDRAM 的讀寫(xiě)測(cè)試
??配置完 SDRAM 和內(nèi)存管理算法后，我們需要將片外的 SDRAM 加入到 memheap_item 鏈表中進(jìn)行管理，添加的方法如下：
struct rt_memheap sdram_heap; // memheap 控制塊
#define SDRAM_BANK_ADDR ((uint32_t)0XC0000000) // SDRAM 的起始地址
#define SDRAM_SIZE ((uint32_t)0x2000000) // SDRAM 的大小
/* SDRAM 內(nèi)存堆的初始化 */
rt_memheap_init(&sdram_heap, "sdram", (void *)SDRAM_BANK_ADDR, SDRAM_SIZE);
??將 SDRAM 內(nèi)存堆進(jìn)行初始化后，編譯下載置開(kāi)發(fā)板可以后，使用 list_memheap 可以看到新增加的 sdram 內(nèi)存堆，如下所示。我們可以看到片外的 SDRAM 初始化之后我們并沒(méi)有使用，但是在 max used size 字段中確顯示已經(jīng)使用了 48 字節(jié)的空間，這部分空間是內(nèi)存堆的數(shù)據(jù)頭，用于 magic、used 信息及鏈表節(jié)點(diǎn)使用。
c
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.4 build May 10 2022 21:24:46
2006 - 2021 Copyright by rt-thread team
msh >list_memheap
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 48 33554384 /* 新增加的 SDRAM */
heap 190584 7356 183228 /* 片內(nèi)的 RAM */
??為了測(cè)試我們初始化的 SDRAM 是否可以正常使用，通常我們會(huì)首先寫(xiě)一個(gè) SDRAM 的讀寫(xiě)測(cè)試函數(shù)，對(duì) SDRAM 的每個(gè)字節(jié)進(jìn)行讀寫(xiě)測(cè)試，根據(jù)寫(xiě)入和讀出的結(jié)果是否一致來(lái)判斷 SDRAM 是否配置正確，讀寫(xiě)測(cè)試代碼如下。正點(diǎn)原子 F429 阿波羅開(kāi)發(fā)板的 SDRAM 使用的是 16 根地址線，因此讀寫(xiě)測(cè)試時(shí)數(shù)據(jù)位的寬度定義為 16。
#define SDRAM_DATA_WIDTH 16 // 數(shù)據(jù)位的寬度
#define SDRAM_BANK_ADDR ((uint32_t)0XC0000000) // SDRAM 的起始地址
int sdram_test(void)
{
int i = 0;
uint32_t start_time = 0, time_cast = 0;
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
char data_width = 1;
uint8_t data = 0;
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
char data_width = 2;
uint16_t data = 0;
#else
char data_width = 4;
uint32_t data = 0;
#endif
/* write data */
LOG_D("Writing the %ld bytes data, waiting....", SDRAM_SIZE);
start_time = rt_tick_get();
for (i = 0; i < SDRAM_SIZE / data_width; i++)
{
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
*(__IO uint8_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width) = (uint8_t)0x55;
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
*(__IO uint16_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width) = (uint16_t)(i % 65535);
#else
*(__IO uint32_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width) = (uint32_t)0x55555555;
#endif
}
time_cast = rt_tick_get() - start_time;
LOG_D("Write data success, total time: %d.%03dS.", time_cast / RT_TICK_PER_SECOND,
time_cast % RT_TICK_PER_SECOND / ((RT_TICK_PER_SECOND * 1 + 999) / 1000));
/* read data */
LOG_D("start Reading and verifying data, waiting....");
for (i = 0; i < SDRAM_SIZE / data_width; i++)
{
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
data = *(__IO uint8_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width);
if (data != 0x55)
{
LOG_E("SDRAM test failed!");
break;
}
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
data = *(__IO uint16_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width);
if (data != (i % 65535))
{
LOG_E("SDRAM test failed!");
break;
}
#else
data = *(__IO uint32_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width);
if (data != 0x55555555)
{
LOG_E("SDRAM test failed!");
break;
}
#endif
}
if (i >= SDRAM_SIZE / data_width)
{
LOG_D("SDRAM test success!");
}
return RT_EOK;
}
MSH_CMD_EXPORT(sdram_test, sdram test)
??執(zhí)行讀寫(xiě)測(cè)試函數(shù)后，如果測(cè)試成功，日志信息如下。需要注意的是，讀寫(xiě)測(cè)試函數(shù)是對(duì)片外 SDRAM 的整片的測(cè)試，執(zhí)行完讀寫(xiě)測(cè)試代碼后，如果申請(qǐng)片外 SDRAM 的空間會(huì)直接導(dǎo)致硬件錯(cuò)誤，因?yàn)槲覀儗?duì) SDRAM 整片的讀寫(xiě)測(cè)試破壞了 SDRAM 中保存的數(shù)據(jù)頭的信息，所以申請(qǐng)會(huì)出錯(cuò)。測(cè)試 SDRAM 的讀寫(xiě)沒(méi)有問(wèn)題后我們應(yīng)該重啟開(kāi)發(fā)板進(jìn)行內(nèi)存的申請(qǐng)測(cè)試。
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.4 build May 10 2022 21:24:46
2006 - 2021 Copyright by rt-thread team
msh >list_memheap
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 48 33554384
heap 190584 7356 183228
msh >sdram_test
[D/drv.sdram] Writing the 33554432 bytes data, waiting....
[D/drv.sdram] Write data success, total time: 4.393S.
[D/drv.sdram] start Reading and verifying data, waiting....
[D/drv.sdram] SDRAM test success!
5 內(nèi)存堆申請(qǐng)測(cè)試
5.1 內(nèi)部 RAM 和 片外 SDRAM 順序申請(qǐng)測(cè)試
??同樣的，我們編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)對(duì)添加 SDRAM 后 menheap 管理的內(nèi)存堆進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試代碼如下
void malloc_test(void)
{
int size = 50 * 1024; // 50KBytes
rt_uint8_t * ptr = RT_NULL;
ptr = rt_malloc(size);
if(ptr != RT_NULL)
{
LOG_D("ptr = %p", ptr); // 打印申請(qǐng)到的空間的首地址
}
else
{
LOG_E("malloc failed");
}
}
MSH_CMD_EXPORT(malloc_test, malloc test)
??下載程序到開(kāi)發(fā)板后，根據(jù)測(cè)試結(jié)果我們可以看到使用 rt_malloc 函數(shù)進(jìn)行申請(qǐng)是首先申請(qǐng)的是片內(nèi)的 RAM 的空間，等到片內(nèi) RAM 的剩余空間不夠時(shí)系統(tǒng)會(huì)去另一塊內(nèi)存堆(SDRAM)上申請(qǐng)空間。
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.4 build May 10 2022 20:11:53
2006 - 2021 Copyright by rt-thread team
msh >list_memheap /* 初始時(shí)，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 48 33554384
heap 190584 7356 183228
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = 2000342c /* 申請(qǐng)到的是片內(nèi) RAM 的空間 */
msh >list_memheap /* 第 1 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 48 33554384
heap 190584 58580 132004
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = 2000fc44 /* 申請(qǐng)到的是片內(nèi) RAM 的空間 */
msh >list_memheap /* 第 2 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 48 33554384
heap 190584 109804 80780
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = 2001c45c /* 申請(qǐng)到的是片內(nèi) RAM 的空間 */
msh >list_memheap /* 第 3 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 48 33554384
heap 190584 161028 29556
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = c0000018 /* 片內(nèi) RAM 剩余空間不夠，申請(qǐng)到的是片外 SDRAM 的空間 */
msh >list_memheap /* 第 4 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 51272 33503160
heap 190584 161028 29556
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = c000c830 /* 片內(nèi) RAM 剩余空間不夠，申請(qǐng)到的是片外 SDRAM 的空間 */
5.2 直接申請(qǐng)片外 SDRAM 內(nèi)存測(cè)試
??如果想直接從片外的 SDRAM 內(nèi)存空間進(jìn)行申請(qǐng)時(shí)，我們可以使用 rt_memheap_alloc 進(jìn)行操作，同樣我們也編寫(xiě)一個(gè)直接從片外 SDRAM 申請(qǐng)空間的測(cè)試函數(shù)，如下所示。其中 sdram_heap 控制塊需要和上文對(duì) SDRAM 初始化 rt_memheap_init(&sdram_heap, ...) 時(shí)的控制塊的變量保持一致。
void sdram_malloc_test(void)
{
int size = 50 * 1024; // 50KBytes
uint8_t *ptr;
ptr = rt_memheap_alloc(&sdram_heap, size);
if(ptr != RT_NULL)
{
LOG_D("ptr = %p", ptr); // 打印申請(qǐng)到的空間的首地址
}
else
{
LOG_E("sdram malloc failed");
}
}
MSH_CMD_EXPORT(sdram_malloc_test, sdram malloc test)
??直接從片外 SDRAM 申請(qǐng)空間的測(cè)試結(jié)果如下，從結(jié)果中可以看出每次申請(qǐng)的都是片外 SDRAM 中的空間，且此時(shí)片內(nèi) RAM 的剩余空間大于要申請(qǐng)的空間的大小。
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.4 build May 10 2022 20:11:53
2006 - 2021 Copyright by rt-thread team
msh >list_memheap /* 初始時(shí)，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 48 33554384
heap 190584 7356 183228
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = c0000018 /* 申請(qǐng)到的是片外 SDRAM 的空間 */
msh >list_memheap /* 第 1 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 51272 33503160
heap 190584 7356 183228
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = c000c830 /* 申請(qǐng)到的是片外 SDRAM 的空間 */
msh >list_memheap /* 第 2 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 102496 33451936
heap 190584 7356 183228
msh >sdram_malloc_test
[D/drv.sdram] ptr = c0019048 /* 申請(qǐng)到的是片外 SDRAM 的空間 */
msh >list_memheap /* 第 3 次申請(qǐng)后，打印內(nèi)存堆空間的信息 */
memheap pool size max used size available size
-------- ---------- ------------- --------------
sdram 33554432 153720 33400712
heap 190584 7356 183228
6 補(bǔ)充
6.1 為什么 rt_malloc 優(yōu)先申請(qǐng)片內(nèi) RAM 的內(nèi)存
??rt_malloc() 的源碼(rt-thread/src/memheap.c)如下所示。
void *rt_malloc(rt_size_t size)
{
void *ptr;
/* try to allocate in system heap */
ptr = rt_memheap_alloc(&_heap, size); // 先從 _heap 控制塊中申請(qǐng)內(nèi)存
if (ptr == RT_NULL) // _heap 控制塊申請(qǐng)失敗，查找其他的 memheap 控制塊
{
struct rt_object *object;
struct rt_list_node *node;
struct rt_memheap *heap;
struct rt_object_information *information;
/* try to allocate on other memory heap 嘗試從其他的內(nèi)存堆中進(jìn)行申請(qǐng) */
information = rt_object_get_information(RT_Object_Class_MemHeap); // 獲取類(lèi)型為內(nèi)存堆的對(duì)象信息
RT_ASSERT(information != RT_NULL);
for (node = information->object_list.next;
node != &(information->object_list);
node = node->next) // 遍歷 memheap_item 鏈表
{
object = rt_list_entry(node, struct rt_object, list); // 獲取結(jié)構(gòu)體的首地址 container_of
heap = (struct rt_memheap *)object;
RT_ASSERT(heap);
RT_ASSERT(rt_object_get_type(&heap->parent) == RT_Object_Class_MemHeap);
/* not allocate in the default system heap */
if (heap == &_heap) // 如果找到的控制塊和 _heap 相同則繼續(xù)查找其他控制塊
continue;
ptr = rt_memheap_alloc(heap, size); // 找到了其他的內(nèi)存堆，就從該內(nèi)存堆上申請(qǐng)空間
if (ptr != RT_NULL)
break;
}
}
... ... // 省去分析無(wú)關(guān)代碼
return ptr;
}
??分析上述源碼我們可以看到首先調(diào)用了 rt_memheap_alloc(&_heap, size) 從 _heap 控制塊中申請(qǐng)內(nèi)存，如果從 _heap 控制塊中申請(qǐng)失敗的話(huà)，就從 memheap_list 鏈表中查找其他的內(nèi)存堆，如果有其他的內(nèi)存堆就從找到的內(nèi)存堆中申請(qǐng)空間，如果沒(méi)有其他的內(nèi)存堆則返回 RT_NULL。
??那么 _heap 是在哪里定義和初始化的呢，繼續(xù)分析源碼我們可以發(fā)現(xiàn)，在文件 rt-thread/src/memheap.c 中對(duì) _heap 進(jìn)行了定義和初始化，代碼如下。
static struct rt_memheap _heap;
void rt_system_heap_init(void *begin_addr, void *end_addr)
{
RT_ASSERT((rt_uint32_t)end_addr > (rt_uint32_t)begin_addr);
/* initialize a default heap in the system */
rt_memheap_init(&_heap,
"heap",
begin_addr,
(rt_uint32_t)end_addr - (rt_uint32_t)begin_addr);
}
??在 [RT-Thread 自動(dòng)初始化](https://club.rt-thread.org/ask/article/4548d81e7237255a.html)的代碼中對(duì)片內(nèi)的內(nèi)存堆進(jìn)行了初始化，代碼如下
void rt_hw_board_init()
{
rt_system_heap_init((void *)HEAP_BEGIN, (void *)HEAP_END); // 初始化內(nèi)部 RAM 的內(nèi)存堆
// #define HEAP_BEGIN (&__bss_end)
// #define HEAP_END STM32_SRAM_END
// #define STM32_SRAM_END (0x20000000 + STM32_SRAM_SIZE * 1024)
// #define STM32_SRAM_SIZE (192)
}
??根據(jù)上面的兩段代碼，分析后我們可以看出 [RT-Thread 自動(dòng)初始化](https://club.rt-thread.org/ask/article/4548d81e7237255a.html)的代碼首先將未使用的片內(nèi) RAM 的空間都當(dāng)做系統(tǒng)的內(nèi)存堆空間進(jìn)行初始化，對(duì)應(yīng)的控制塊的名稱(chēng)為 _heap，所以在使用 rt_malloc 進(jìn)行空間的申請(qǐng)時(shí)會(huì)先申請(qǐng)片內(nèi)的 RAM。
??除此之外分析 rt_malloc 的源碼我們還可以得到申請(qǐng)空間實(shí)際調(diào)用的是 rt_memheap_alloc，該函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)決定了是從哪里申請(qǐng)的空間，所以我們可以直接使用該函數(shù)來(lái)確定從哪里來(lái)申請(qǐng)空間。如果我們想有先從片外的 SDRAM 申請(qǐng)，然后再?gòu)钠瑑?nèi)的 RAM 申請(qǐng)，也可以修改 rt_malloc 的源碼，將 ptr = rt_memheap_alloc(&_heap, size); 的第一個(gè)參數(shù)修改為自己定義的外部 SDRAM 的控制塊的名稱(chēng)，對(duì)應(yīng)的將 if (heap == &_heap) 中的 _heap 也修改為自己定義的外部 SDRAM 的控制塊的名稱(chēng)。
7 完整代碼
??在基于芯片創(chuàng)建的工程的技術(shù)上將 drv_sdram.c 的代碼進(jìn)行了部分的修改，修改后的完整代碼如下
#include
#ifdef BSP_USING_SDRAM
#include
#define DRV_DEBUG
#define LOG_TAG "drv.sdram"
#include
static SDRAM_HandleTypeDef hsdram1;
static FMC_SDRAM_CommandTypeDef command;
#ifdef RT_USING_MEMHEAP_AS_HEAP
static struct rt_memheap sdram_heap;
#endif
/**
* @brief Perform the SDRAM exernal memory inialization sequence
* @param hsdram: SDRAM handle
* @param Command: Pointer to SDRAM command structure
* @retval None
*/
static void SDRAM_Initialization_Sequence(SDRAM_HandleTypeDef *hsdram, FMC_SDRAM_CommandTypeDef *Command)
{
__IO uint32_t tmpmrd = 0;
uint32_t target_bank = 0;
#if SDRAM_TARGET_BANK == 1
target_bank = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK1;
#else
target_bank = FMC_SDRAM_CMD_TARGET_BANK2;
#endif
/* Configure a clock configuration enable command */
Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_CLK_ENABLE;
Command->CommandTarget = target_bank;
Command->AutoRefreshNumber = 1;
Command->ModeRegisterDefinition = 0;
/* Send the command */
HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, 0x1000);
/* Insert 100 ms delay */
/* interrupt is not enable, just to delay some time. */
for (tmpmrd = 0; tmpmrd < 0xffffff; tmpmrd ++)
;
/* Configure a PALL (precharge all) command */
Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_PALL;
Command->CommandTarget = target_bank;
Command->AutoRefreshNumber = 1;
Command->ModeRegisterDefinition = 0;
/* Send the command */
HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, 0x1000);
/* Configure a Auto-Refresh command */
Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_AUTOREFRESH_MODE;
Command->CommandTarget = target_bank;
Command->AutoRefreshNumber = 8;
Command->ModeRegisterDefinition = 0;
/* Send the command */
HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, 0x1000);
/* Program the external memory mode register */
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
tmpmrd = (uint32_t)SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_1 |
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
tmpmrd = (uint32_t)SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_2 |
#else
tmpmrd = (uint32_t)SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_4 |
#endif
SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL |
#if SDRAM_CAS_LATENCY == 3
SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3 |
#else
SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_2 |
#endif
SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD |
SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE;
Command->CommandMode = FMC_SDRAM_CMD_LOAD_MODE;
Command->CommandTarget = target_bank;
Command->AutoRefreshNumber = 1;
Command->ModeRegisterDefinition = tmpmrd;
/* Send the command */
HAL_SDRAM_SendCommand(hsdram, Command, 0x1000);
/* Set the device refresh counter */
HAL_SDRAM_ProgramRefreshRate(hsdram, SDRAM_REFRESH_COUNT);
}
static int SDRAM_Init(void)
{
int result = RT_EOK;
FMC_SDRAM_TimingTypeDef SDRAM_Timing;
/* SDRAM device configuration */
hsdram1.Instance = FMC_SDRAM_DEVICE;
SDRAM_Timing.LoadToActiveDelay = LOADTOACTIVEDELAY;
SDRAM_Timing.ExitSelfRefreshDelay = EXITSELFREFRESHDELAY;
SDRAM_Timing.SelfRefreshTime = SELFREFRESHTIME;
SDRAM_Timing.RowCycleDelay = ROWCYCLEDELAY;
SDRAM_Timing.WriteRecoveryTime = WRITERECOVERYTIME;
SDRAM_Timing.RPDelay = RPDELAY;
SDRAM_Timing.RCDDelay = RCDDELAY;
#if SDRAM_TARGET_BANK == 1
hsdram1.Init.SDBank = FMC_SDRAM_BANK1;
#else
hsdram1.Init.SDBank = FMC_SDRAM_BANK2;
#endif
#if SDRAM_COLUMN_BITS == 8
hsdram1.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_8;
#elif SDRAM_COLUMN_BITS == 9
hsdram1.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_9;
#elif SDRAM_COLUMN_BITS == 10
hsdram1.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_10;
#else
hsdram1.Init.ColumnBitsNumber = FMC_SDRAM_COLUMN_BITS_NUM_11;
#endif
#if SDRAM_ROW_BITS == 11
hsdram1.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_11;
#elif SDRAM_ROW_BITS == 12
hsdram1.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_12;
#else
hsdram1.Init.RowBitsNumber = FMC_SDRAM_ROW_BITS_NUM_13;
#endif
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
hsdram1.Init.MemoryDataWidth = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_8;
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
hsdram1.Init.MemoryDataWidth = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;
#else
hsdram1.Init.MemoryDataWidth = FMC_SDRAM_MEM_BUS_WIDTH_32;
#endif
hsdram1.Init.InternalBankNumber = FMC_SDRAM_INTERN_BANKS_NUM_4;
#if SDRAM_CAS_LATENCY == 1
hsdram1.Init.CASLatency = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_1;
#elif SDRAM_CAS_LATENCY == 2
hsdram1.Init.CASLatency = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_2;
#else
hsdram1.Init.CASLatency = FMC_SDRAM_CAS_LATENCY_3;
#endif
hsdram1.Init.WriteProtection = FMC_SDRAM_WRITE_PROTECTION_DISABLE;
#if SDCLOCK_PERIOD == 2
hsdram1.Init.SDClockPeriod = FMC_SDRAM_CLOCK_PERIOD_2;
#else
hsdram1.Init.SDClockPeriod = FMC_SDRAM_CLOCK_PERIOD_3;
#endif
hsdram1.Init.ReadBurst = FMC_SDRAM_RBURST_ENABLE;
#if SDRAM_RPIPE_DELAY == 0
hsdram1.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_0;
#elif SDRAM_RPIPE_DELAY == 1
hsdram1.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_1;
#else
hsdram1.Init.ReadPipeDelay = FMC_SDRAM_RPIPE_DELAY_2;
#endif
/* Initialize the SDRAM controller */
if (HAL_SDRAM_Init(&hsdram1, &SDRAM_Timing) != HAL_OK)
{
LOG_E("SDRAM init failed!");
result = -RT_ERROR;
}
else
{
/* Program the SDRAM external device */
SDRAM_Initialization_Sequence(&hsdram1, &command);
LOG_D("sdram init success, mapped at 0x%X, size is %d bytes, data width is %d", SDRAM_BANK_ADDR, SDRAM_SIZE, SDRAM_DATA_WIDTH);
#ifdef RT_USING_MEMHEAP_AS_HEAP
/* If RT_USING_MEMHEAP_AS_HEAP is enabled, SDRAM is initialized to the heap */
rt_memheap_init(&sdram_heap, "sdram", (void *)SDRAM_BANK_ADDR, SDRAM_SIZE);
#endif
}
return result;
}
INIT_BOARD_EXPORT(SDRAM_Init);
#ifdef DRV_DEBUG
#ifdef FINSH_USING_MSH
int sdram_test(void)
{
int i = 0;
uint32_t start_time = 0, time_cast = 0;
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
char data_width = 1;
uint8_t data = 0;
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
char data_width = 2;
uint16_t data = 0;
#else
char data_width = 4;
uint32_t data = 0;
#endif
/* write data */
LOG_D("Writing the %ld bytes data, waiting....", SDRAM_SIZE);
start_time = rt_tick_get();
for (i = 0; i < SDRAM_SIZE / data_width; i++)
{
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
*(__IO uint8_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width) = (uint8_t)0x55;
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
*(__IO uint16_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width) = (uint16_t)(i % 65535);
#else
*(__IO uint32_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width) = (uint32_t)0x55555555;
#endif
}
time_cast = rt_tick_get() - start_time;
LOG_D("Write data success, total time: %d.%03dS.", time_cast / RT_TICK_PER_SECOND,
time_cast % RT_TICK_PER_SECOND / ((RT_TICK_PER_SECOND * 1 + 999) / 1000));
/* read data */
LOG_D("start Reading and verifying data, waiting....");
for (i = 0; i < SDRAM_SIZE / data_width; i++)
{
#if SDRAM_DATA_WIDTH == 8
data = *(__IO uint8_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width);
if (data != 0x55)
{
LOG_E("SDRAM test failed!");
break;
}
#elif SDRAM_DATA_WIDTH == 16
data = *(__IO uint16_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width);
if (data != (i % 65535))
{
LOG_E("SDRAM test failed!");
break;
}
#else
data = *(__IO uint32_t *)(SDRAM_BANK_ADDR + i * data_width);
if (data != 0x55555555)
{
LOG_E("SDRAM test failed!");
break;
}
#endif
}
if (i >= SDRAM_SIZE / data_width)
{
LOG_D("SDRAM test success!");
}
return RT_EOK;
}
MSH_CMD_EXPORT(sdram_test, sdram test)
/* 直接從片外 SDRAM 申請(qǐng)空間測(cè)試 */
void sdram_malloc_test(void)
{
int size = 50 * 1024; // 50KBytes
uint8_t *ptr;
ptr = rt_memheap_alloc(&sdram_heap, size);
if(ptr != RT_NULL)
{
LOG_D("ptr = %p", ptr); // 打印申請(qǐng)到的空間的首地址
}
else
{
LOG_E("malloc failed");
}
}
MSH_CMD_EXPORT(sdram_malloc_test, sdram malloc test)
/* 從片內(nèi) RAM 和 片外 SDRAM 順序申請(qǐng)測(cè)試 */
void malloc_test(void)
{
int size = 50 * 1024; // 50KBytes
rt_uint8_t * ptr = RT_NULL;
ptr = rt_malloc(size);
if(ptr != RT_NULL)
{
LOG_D("ptr = %p", ptr); // 打印申請(qǐng)到的空間的首地址
}
else
{
LOG_E("malloc failed");
}
}
MSH_CMD_EXPORT(malloc_test, malloc test)
#endif /* FINSH_USING_MSH */
#endif /* DRV_DEBUG */
#endif /* BSP_USING_SDRAM */
sdram_port.h
c
#ifndef __SDRAM_PORT_H__
#define __SDRAM_PORT_H__
/* parameters for sdram peripheral */
/* Bank1 or Bank2 */
#define SDRAM_TARGET_BANK 1
/* stm32f4 Bank1:0XC0000000 Bank2:0XD0000000 */
#define SDRAM_BANK_ADDR ((uint32_t)0XC0000000)
/* data width: 8, 16, 32 */
#define SDRAM_DATA_WIDTH 16
/* column bit numbers: 8, 9, 10, 11 */
#define SDRAM_COLUMN_BITS 9
/* row bit numbers: 11, 12, 13 */
#define SDRAM_ROW_BITS 13
/* cas latency clock number: 1, 2, 3 */
#define SDRAM_CAS_LATENCY 3
/* read pipe delay: 0, 1, 2 */
#define SDRAM_RPIPE_DELAY 1
/* clock divid: 2, 3 */
#define SDCLOCK_PERIOD 2
/* refresh rate counter */
#define SDRAM_REFRESH_COUNT ((uint32_t)0x02AB)
#define SDRAM_SIZE ((uint32_t)0x2000000)
/* Timing configuration for W9825G6KH-6 */
/* 90 MHz of SD clock frequency (180MHz/2) */
/* TMRD: 2 Clock cycles */
#define LOADTOACTIVEDELAY 2
/* TXSR: 7x11.90ns */
#define EXITSELFREFRESHDELAY 8
/* TRAS: 4x11.90ns */
#define SELFREFRESHTIME 6
/* TRC: 7x11.90ns */
#define ROWCYCLEDELAY 6
/* TWR: 2 Clock cycles */
#define WRITERECOVERYTIME 2
/* TRP: 2x11.90ns */
#define RPDELAY 2
/* TRCD: 2x11.90ns */
#define RCDDELAY 2
/* memory mode register */
#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_1 ((uint16_t)0x0000)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_2 ((uint16_t)0x0001)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_4 ((uint16_t)0x0002)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_LENGTH_8 ((uint16_t)0x0004)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_SEQUENTIAL ((uint16_t)0x0000)
#define SDRAM_MODEREG_BURST_TYPE_INTERLEAVED ((uint16_t)0x0008)
#define SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_2 ((uint16_t)0x0020)
#define SDRAM_MODEREG_CAS_LATENCY_3 ((uint16_t)0x0030)
#define SDRAM_MODEREG_OPERATING_MODE_STANDARD ((uint16_t)0x0000)
#define SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_PROGRAMMED ((uint16_t)0x0000)
#define SDRAM_MODEREG_WRITEBURST_MODE_SINGLE ((uint16_t)0x0200)
#endif
審核編輯：湯梓紅
聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫(xiě)或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系本站處理。
舉報(bào)投訴
-
SDRAM
+關(guān)注
關(guān)注
7文章
420瀏覽量
55047 -
RAM
+關(guān)注
關(guān)注
8文章
1344瀏覽量
114211 -
內(nèi)存管理
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
167瀏覽量
14099 -
RT-Thread
+關(guān)注
關(guān)注
31文章
1239瀏覽量
39427
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
RT-Thread內(nèi)存管理算法源碼閱讀
RT-Thread對(duì)于內(nèi)存管理主要有三種方式：小內(nèi)存管理算法、slab管理算法和memheap
求助 關(guān)于片外SDRAM讀寫(xiě)問(wèn)題
進(jìn)行讀寫(xiě)控制操作。自刷新控制時(shí)間是7.5μs，設(shè)置了自動(dòng)預(yù)充電。當(dāng)前情況：寫(xiě)入情況： 讀出情況： 問(wèn)題：1、這款片外SDRAM芯片手冊(cè)里只給了一個(gè)133M時(shí)鐘，是指芯片正常工作的最
發(fā)表于 04-24 10:38
如何讓lwip+ucosiii的內(nèi)存在片內(nèi)申請(qǐng)？
MEM1_ALLOC_TABLE_SIZEMEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE//內(nèi)存表大小我把之前最大管理內(nèi)存從40K改為20K，如果在片
發(fā)表于 11-03 22:02
基于嵌入式裸機(jī)或RTOS系統(tǒng)下內(nèi)存管理方法的探究
嵌入式內(nèi)存管理探究-基于FreeRTOS文章封面本文基于嵌入式裸機(jī)或RTOS系統(tǒng)下內(nèi)存管理方法的探究，灰色方塊為正在使用的內(nèi)存塊，白色為可用
發(fā)表于 12-17 07:40
內(nèi)存的基本概念以及操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理算法
本文主要介紹內(nèi)存的基本概念以及操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理算法。內(nèi)存的基本概念內(nèi)存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中除了處理器以外最重要的資源，用于存儲(chǔ)當(dāng)前正在執(zhí)行的程序
發(fā)表于 01-27 06:08
RT-Thread系統(tǒng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存堆有哪幾種管理算法呢
塊所在的 zone 節(jié)點(diǎn)，然后把內(nèi)存塊鏈接到 zone 的空閑內(nèi)存塊鏈表中 。3. memheap 管理算法這種管理方法適用于系統(tǒng)中含有多個(gè)
發(fā)表于 03-31 13:53
關(guān)于RT-Thread的動(dòng)態(tài)內(nèi)存堆管理簡(jiǎn)析
空閑塊地址。（2）內(nèi)存釋放內(nèi)存釋放時(shí)，分配器需要找到內(nèi)存塊所在的 zone 節(jié)點(diǎn)，然后把內(nèi)存塊鏈接到 zone 的空閑內(nèi)存塊鏈表中 。3.
發(fā)表于 04-06 17:11
求解，rtthread內(nèi)存管理部分memheap使用問(wèn)題討論
的部分是不是直接可以使用memheap接管全部的內(nèi)存管理api?2.內(nèi)存不連續(xù)的如STM32F4這種存在DMA不能使用的CCM內(nèi)存以及外掛S
發(fā)表于 04-19 09:34
講解使用memheap內(nèi)存管理算法對(duì)內(nèi)部RAM和片外的SDRAM進(jìn)行管理的方法
的讀寫(xiě)測(cè)試??配置完 SDRAM 和內(nèi)存管理算法后，我們需要將片外的 SDRAM 加入到
發(fā)表于 05-11 14:45
【原創(chuàng)精選】RT-Thread征文精選技術(shù)文章合集
：RT-Thread 操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介：本專(zhuān)欄對(duì) RT-Thread 的源碼進(jìn)行分析，方便開(kāi)發(fā)者快速了解相關(guān)代碼的設(shè)計(jì)思想。使用memheap內(nèi)存管理算法對(duì)
發(fā)表于 07-26 14:56
動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理是什么？動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理算法有哪幾種
使用。RT-Thread 系統(tǒng)為了滿(mǎn)足不同的需求，提供了兩套不同的動(dòng)態(tài)內(nèi)存 管理算法，分別是小堆內(nèi)存管理算法和 SLAB 內(nèi)存
發(fā)表于 08-29 15:23
請(qǐng)問(wèn)rt-thread的小內(nèi)存管理算法能保證實(shí)時(shí)性嗎？
請(qǐng)問(wèn)rt-thread的小內(nèi)存管理算法能保證實(shí)時(shí)性嗎？會(huì)不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片？
發(fā)表于 09-09 14:15
請(qǐng)問(wèn)rt-thread的小內(nèi)存管理算法能保證實(shí)時(shí)性嗎？
請(qǐng)問(wèn)rt-thread的小內(nèi)存管理算法能保證實(shí)時(shí)性嗎？會(huì)不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片？
發(fā)表于 10-31 15:25
淺析RT-Thread系統(tǒng)添加外部內(nèi)存到內(nèi)存管理的操作流程
的內(nèi)存資源時(shí)比較緊張的，因此我們不希望只使用外部SRAM而放棄內(nèi)部RAM。因此我們的RTT需要管理多個(gè)地址不連續(xù)的內(nèi)存堆。好在RTT支持memhea
發(fā)表于 11-15 16:16
內(nèi)存的基本概念以及操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理算法
本文主要介紹內(nèi)存的基本概念以及操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理算法。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論