FreeRTOS內存分配方式

FreeRTOS是一種實時操作系統，它提供了多種內存分配方式，包括動態內存分配和靜態內存分配。其中，動態內存分配是最常用的一種方式，它允許程序在運行時動態地申請和釋放內存空間。而靜態內存分配則是在編譯時就已經確定了內存空間的大小和位置，無法在運行時進行修改。

靜態分配內存：以靜態分配方式給任務、軟件定時器，信號量、互斥鎖等系統資源分配資源，不會調用freeRTOS的pvPortMalloc內存分配接口，在RAM在自定義內存空間（全局數組、全局變量等），創建任務、定時器。信號量、互斥鎖等資源，將自定義的內存空間與創建的系統資源綁定。內存分布如下圖所示：

動態分配內存：以動態分配方式給任務、軟件定時器，信號量、互斥鎖等系統資源分配資源，調用系統提供的pvPortMalloc內存分配接口，在系統的ucHeap中（使用heap_3.c的內存管理方式除外，使用heap_3.c內存方式，會直接調用c庫的malloc申請空間）申請任務、信號量、隊列、互斥鎖等所需的內存空間。內存分布如下圖所示（heap_3.c的內存管理方式除外）：

在FreeRTOS中，動態內存分配是通過函數xTaskCreate()來實現的。該函數可以創建一個任務，并為其分配一定的棧空間和堆空間。其中，棧空間用于存儲函數調用時的局部變量和返回地址等信息，而堆空間則用于存儲任務運行時需要的數據和變量等。

除了xTaskCreate()函數之外，FreeRTOS還提供了其他的動態內存分配函數，如vTaskAllocateBlock()、prvAllocateRAM()等。這些函數都可以用來申請一定大小的內存空間，并將其分配給指定的任務或數據結構使用。

需要注意的是，在使用動態內存分配時，需要確保所申請的內存空間不會超出系統可用的內存范圍。否則，可能會導致系統崩潰或其他不可預料的錯誤發生。因此，在使用動態內存分配時，需要謹慎地評估所需的內存大小，并根據實際需求進行調整。

FreeRTOS內存操作相關接口

FreeRTOS提供了一系列的內存操作相關接口，用于對內存進行管理和操作。其中，最常用的接口包括以下幾個：

1. xTaskCreate()：創建一個任務，并為其分配一定的棧空間和堆空間。
2. vTaskDelete()：刪除一個任務，并釋放其占用的棧空間和堆空間。
3. vPortFree()：釋放一段已經分配好的內存空間。
4. prvAllocateRAM()：在系統中申請一段連續的RAM空間，并將其分配給指定的數據結構使用。
5. vTaskSuspendAll()：暫停所有正在運行的任務，以便進行內存管理和其他操作。
6. xTaskGetCurrentTaskHandle()：獲取當前正在執行的任務句柄。
7. uxTaskGetNumberOfTasks()：獲取當前系統中正在運行的任務數量。
8. pcTaskGetName()：獲取指定任務的名稱字符串。
9. xQueueCreate()：創建一個隊列，并為其分配一定的內存空間。
10. xQueueSend()：向指定的隊列中發送一個數據項。
11. xQueueReceive()：從指定的隊列中接收一個數據項。
12. xQueuePeek()：查看指定隊列中的第一個數據項。
13. xQueueReset()：清空指定隊列中的所有數據項。
14. xQueueIsFull()：判斷指定隊列是否已滿。
15. xQueueIsEmpty()：判斷指定隊列是否為空。

以上是FreeRTOS常用的一些內存操作相關接口，通過這些接口可以實現對任務、隊列等數據的管理和操作。需要注意的是，在使用這些接口時，需要根據實際需求選擇合適的參數和選項，以確保系統的穩定性和可靠性。

FreeRTOS內存管理方式

FreeRTOS采用了一種先進的內存管理方式，即基于優先級的搶占式多任務調度機制。在這種機制下，每個任務都有一個優先級，高優先級的任務會優先被調度執行，而低優先級的任務則會等待高優先級的任務執行完畢后再進行調度。這種機制可以有效地避免任務之間的競爭和沖突，提高系統的響應速度和穩定性。

此外，FreeRTOS還采用了一種稱為“就地”(in-place)的內存管理方式。在這種管理方式下，任務的棧空間和堆空間都是在同一個連續的內存區域中分配的，而不是像傳統的操作系統那樣將棧空間和堆空間分開來管理。這種方式可以減少內存碎片的產生，提高內存利用率和系統性能。同時，由于棧空間和堆空間是在同一個連續的內存區域中分配的，因此也方便了任務之間的通信和數據共享。

總之，FreeRTOS采用了一種先進的內存管理方式，通過基于優先級的搶占式多任務調度機制和就地內存管理方式，實現了高效、穩定、可靠的內存管理和任務調度功能。這些特性使得FreeRTOS成為了嵌入式系統開發中最常用的實時操作系統之一。