雖然現在的單片機系統，CPU的資源并不是那么緊缺了，也有豐富的內存空間，但是我們還是要積極地實現內存管理，這可以幫我們減少內存資源的占用，優化程序，提高效率。

而任務調度算法，則是幫助我們合理安排實時系統中各個任務的邏輯順序，保證各個任務按照某種規則協調有效地進行。

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內存管理

• 堆(heap)：就是一塊空閑的內存，需要提供管理函數
• 棧(stack)：函數調用時局部變量保存在棧中，當前程序的環境也是保存在棧中

FreeRTOS 中內存管理的接口函數為：pvPortMalloc 、 vPortFree ，對應于 C 庫的 malloc 、 free。

源碼中提供了5種內存管理的方法。

1.heap_1

它只實現了pvPortMalloc，沒有實現vPortFree。

它的實現過程就是，先定義一個大數組（堆）-A，當用戶創建任務時B圖中的藍色區域被占用，創建更多任務時，如圖所示。

2.heap_2

Heap_2 使用 最佳匹配算法 (best fifit) 來分配內存，它支持vPortFree釋放內存

Heap_2 不會合并相鄰的空閑內存，所以 Heap_2 會導致嚴重的 " 碎片化 " 問題。

但是，如果申請、分配內存時大小總是相同的，這類場景下 Heap_2 沒有碎片化的問題。所以它適用于：頻繁地創建、刪除任務，但是任務的棧大小都是相同的( 創建任務時，需要分配 TCB 和棧， TCB 總是一樣的) 。

3.heap_3

Heap_3 使用標準 C 庫里的 malloc 、 free 函數，所以堆大小由鏈接器的配置決定，配置項confifigTOTAL_HEAP_SIZE 不再起作用。

4.heap_4

Heap_4 使用首次適應算法 (fifirst fifit) 來分配內存。它還會把相鄰的空閑內存合并為一個更大的空閑內存， 這有助于較少內存的碎片問題。

Heap_4 會把相鄰空閑內存合并為一個大的空閑內存，可以較少內存的碎片化問題。適用于這種場景：頻繁地分配、釋放不同大小的內存。

5.heap_5

Heap_5 分配內存、釋放內存的算法跟 Heap_4 是一樣的。相比于 Heap_4 ， Heap_5 并不局限于管理一個大數組：它可以管理多塊、分隔開的內存。

在嵌入式系統中，內存的地址可能并不連續，這種場景下可以使用 Heap_5 ，但需要進行初始化：確定這些內存塊在哪、多大。

內存分配失敗時的鉤子函數:

在 FreeRTOSConfifig.h 中，把宏 confifigUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 定義為1，可以開啟使用一個鉤子函數vApplicationMallocFailedHook，當pvPortMalloc失敗后，可以在這個鉤子函數中做一些事情。

void * pvPortMalloc( size_t xWantedSize )vPortDefineHeapRegions 
{ 
...... 
#if ( configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK == 1 ) 
{ 
    if( pvReturn == NULL ) 
    { 
        extern void vApplicationMallocFailedHook( void ); 
        vApplicationMallocFailedHook(); 
    } 
}
#endif 
return pvReturn; 
}

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任務調度

所謂調度算法就是怎么確定哪個就緒態的任務可以切換為運行狀態。

通過配置文件 FreeRTOSConfifig.h 的兩個配置宏來配置調度算法：confifigUSE_PREEMPTION、confifigUSE_TIME_SLICING 。

• confifigUSE_PREEMPTION：為1時，采用可搶占調度，高優先級的任務搶先執行；為0時，當一個任務正在執行時，就算一個更高優先級的任務處于Ready狀態了也不能打斷該任務的執行，除非這個任務自己停止。
• confifigUSE_TIME_SLICING：為1時，開啟時間片調度，同優先級的任務輪流執行；為0時，
  當前任務會一直執行，直到主動放棄、或者被高優先級任務搶占。

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總結

關于內存管理及任務調度寫這些，后面會進行常用的任務--通訊方式堆棧、隊列等的介紹。