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RT-Thread 學習筆記:memheap 死機問題的分析與解決

RTThread物聯網操作系統 ? 來源:未知 ? 2023-05-29 18:05 ? 次閱讀
驗證環境
  • NUCLEO-L476RG 開發板,板載 STM32L476RGT6(96K SARM1 + 32K SRAM2)
  • Win10 64 位
  • Keil MDK 5.36
  • RT-Thread 5.0.1 版本(2023-05-28 master 主線)
  • bsp : bspstm32stm32l476-st-nucleo
功能描述
  • 最近在研究 RT-Thread 內存的管理,熟悉了一下 memheap 的功能實現,并且了解到 memheap 支持多塊內存(物理地址不連續)的管理,當開啟 memheap 后,rt_malloc 可以遍歷所有注冊過的 memheap 內存塊,并且進行 內存的申請與釋放。
  • 當前 STM32L476RGT6 支持兩塊 SRAM,其中 SRAM1 96KB,還有一塊 SRAM2 32KB,SRAM2 默認沒有使用,嘗試開啟 SRAM2
環境搭建
  • stm32l476-st-nucleo 開啟 memheap 的方法
7f046d84-fe06-11ed-90ce-dac502259ad0.png
  • stm32l476-st-nucleo 開啟 SRAM2 的方法

						1#defineHEAP_SRAM2_BEGIN(0x10000000) 2#defineHEAP_SRAM2_SIZE(32*1024) 3staticstructrt_memheapmemheap_sram2; 4intsystem_sram2_init(void) 5{ 6returnrt_memheap_init(&memheap_sram2,"sram2",(void*)HEAP_SRAM2_BEGIN,(rt_size_t)HEAP_SRAM2_SIZE); 7} 8INIT_BOARD_EXPORT(system_sram2_init);
							
												功能測試
												
  • 寫兩個測試命令:一直申請內存直到無法申請內存,一直釋放所以申請的內存,確認 rt_malloc 會自動到新增加的 memheap SRAM2 中申請內存
  • 功能驗證通過,但是遇到死機問題
  • 測試的函數

							1void*user_alloc(rt_size_tsize)  2{  3returnrt_memheap_alloc(&memheap_sram2,size);  4}  5voiduser_free(void*ptr)  6{  7rt_memheap_free(ptr);  8}  9voiduser_alloc_test(void) 10{ 11for(inti=0;i12{ 13user_ptr[i]=user_alloc(500); 14if(!user_ptr[i]) 15{ 16rt_kprintf("mallocfailed,index=%d ",i); 17return; 18} 19else 20{ 21rt_kprintf("[%d]:0x%08x ",i,user_ptr[i]); 22} 23} 24} 25MSH_CMD_EXPORT(user_alloc_test,user_alloc_test); 26voiduser_free_test(void) 27{ 28for(inti=0;i29{ 30if(user_ptr[i]) 31{ 32rt_kprintf("[%d]:0x%08x ",i,user_ptr[i]); 33user_free(user_ptr[i]); 34} 35} 36} 37MSH_CMD_EXPORT(user_free_test,user_free_test);7f0e1e56-fe06-11ed-90ce-dac502259ad0.png
  • 死機后,打印線程,發現 idle 線程棧異常7f1a5dec-fe06-11ed-90ce-dac502259ad0.png
  • 開啟CmBacktrace 組件后,發現死機的問題不是固定的,申請申請一個小內存,都會觸發異常
問題分析
  • idle 線程的結構數據被破壞了,這就說明,內存越界了,但是測試例程只調用了 RT-Thread memheap 的 內存申請與釋放 API,并沒有其他的操作
  • 手動申請一塊內存,沒有觸發死機, list thread 發現,idle 線程的棧數據,依舊是異常的!
7f224bb0-fe06-11ed-90ce-dac502259ad0.png
  • 由于 開發板可以 單步調試,所以經過單步調試,加上分析,確認內存的范圍,各個線程棧的內存范圍,發現了一個奇怪的問題:申請的內存偶爾會與線程棧的【靜態內存】重疊
  • 由于死機問題并不是必現,但是 idle 線程棧數據異常是必現的。當前懷疑 memheap 的內存范圍設置存在問題,通過對比其他開發板的 bsp,發現了問題所在。
  • 原來 bsp stm32l476-st-nucleo 系統的內存 HEAP_BEGIN 設置有問題,直接設置的 第一塊內存的起始地址:

										1#defineSTM32_SRAM1_START(0x20000000) 2#defineHEAP_BEGINSTM32_SRAM1_START
  • 初步看上去好像沒有問題,其實RT-Thread 開機后,靜態的內存數據、線程棧,依舊會占用一些內存,也就是其實內存地址,不能設置為 STM32_SRAM1_START,而是 【剩余內存】
  • 【剩余內存】或者叫【空閑內存】的獲取方法如下:

										1#ifdefined(__ARMCC_VERSION)  2externintImage$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit;  3#defineHEAP_BEGIN((void*)&Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit)  4#elif__ICCARM__  5#pragmasection="CSTACK"  6#defineHEAP_BEGIN(__segment_end("CSTACK"))  7#else  8externint__bss_end;  9#defineHEAP_BEGIN((void*)&__bss_end) 10#endif
  • 如在 Keil MDK5 上,是 #define HEAP_BEGIN ((void *)&Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit), 也就是 SRAM1 的 剩余內存作為系統 堆內存使用,而不是 SRAM1 的全部內存作為 堆內存使用
解決方法
  • 如上,重新設置 HEAP_BEGIN 即可
  • 編譯發現 RW_IRAM1 不存在,需要修改鏈接文件:bspstm32stm32l476-st-nucleooardlinker_scriptslink.sct,增加 RW_IRAM1 的定義
7f27c4be-fe06-11ed-90ce-dac502259ad0.png

									1RW_IRAM10x200000000x00018000{;RWdata 2.ANY(+RW+ZI) 3}
  • 以上修改后,memheap 內存測試通過,不再觸發死機
小結
  • memheap 使用起來還是比較的簡單,可以通過設置 開啟 RT_USING_MEMHEAP_AUTO_BINDING,也就是 勾選 [*] Use all of memheap objects as heap,決定新增加的 memheap 的內存是否參與系統常規的內存管理,如 rt_malloc、rt_free
  • 用戶可以單獨的實現自己的 memheap 內存塊 alloc、free 函數,這樣只操作特定的 memheap。
  • 當前的一個小缺點:如果 memheap 內存塊較多,超過2個,如 RAM1、RAM2、RAM3,并且開啟了 [*] Use all of memheap objects as heap,想實現 RAM1與 RAM2 作為系統通用內存管理,RAM3 用戶專用內存管理,那么當前的 memheap 機制做不到,因為 rt_malloc 依舊會在 RAM1、RAM2 不能申請內存時,去 RAM3 申請內存

原文:https://club.rt-thread.org/ask/article/736c78aba1dcd82e.html

———————End———————

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