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[MCU开发工具资源区] 使用Keil的MicroLIB时自动设置堆大小

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 楼主| pl202 发表于 2024-5-30 17:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用, Microlib, keil, ic, Micro
Keil编译项目，如果使用微库MicroLIB，就可以使用malloc。微库内部位置一个堆管理模块。
芯片的RAM大小是固定了的，前面分为全局变量，后面分给堆和栈，这是一般开发方式。
但是我们在开发项目的过程中，市场遇到各种各样问题，栈穿透到堆里面，或者堆不够大，相当烦人！
有时候就在想，何不让全局变量以外的所有RAM给堆栈共用？
因为堆从低到高分配，而栈从高到低分配，理论上是可行的！

但是堆的分配由__heap_base和__heap_limit两个标签决定，不是变量又不能改！

因为我们使用很多种芯片，每一种芯片的RAM大小都有可能不同。
而SmartOS追求跨平台，不想为不同芯片做太多设置。
之前我们已经实现了通过修改MSP把栈顶移到RAM最高处，这样子栈可以得到最大利用！
但是堆还是不好搞！

今晚再次遇到堆不够用的情况，__heap_limit如果分配过大，在小容量芯片就会出错。
忍无可忍，决定分析一下微库是怎么管理堆的。

首先打开项目编译后生成的链接地址映射文件Linker Address Map，我们这里是SmartOSF0_Debug.map
找到符号表段Global Symbols
    __heap_base                              0x200005a0   Data           0  startup_stm32f0xx.o(HEAP)
    __heap_limit                             0x200005a0   Data           0  startup_stm32f0xx.o(HEAP)
    __initial_sp                             0x200005c0   Data           0  startup_stm32f0xx.o(STACK)
从这里可以看出，堆栈已经分配好了。


堆分配使用的是malloc函数，上图找到它位于Keil库文件mc_p.l中
我的目录是D:\Keil\ARM\ARMCC\lib\armlib

轮到法宝IDA上阵，选择malloc.o，太简单了，只有malloc/free两个函数
汇编图形界面如下：


手头的IDA没有ARM插件，否则一个F5就可以得到malloc的C源代码。
好好工作赚钱卖ARM插件吧。。。

没有工具辅助，那就自己来写吧！


上面是手工写的C代码，被注释的是最原始的汇编写法，然后逐步精简优化。
大概摸清楚了malloc的机制，关键点在于初始化那里，用到了__heap_limit
而__heap_limit作为常量被编译到Flash里面去了，内存里面无法动态修改。
实在没办法，只好字节写代码来接替它初始化整个堆了。

复制
  1. void free(void* p)
    

  2. {
    

  3.     if(!p) return 0;
    

  4.     
    

  5.     r3 = __microlib_freelist;
    

  6.     void* r2 = 0;
    

  7.     p -= 4;
    

  8.     void* r1 = *r3; // r1 = r3->node
    

  9.     while(r1)
    

  10.     {
    

  11.         if(r1 > p) break;
    

  12.         r2 = r1;
    

  13.         r1 = *(r1 + 4); // r1 = r1->next
    

  14.     }
    

  15.     if(!r2)
    

  16.         r3->node = p;
    

  17.     else
    

  18.     {
    

  19.         r3 = *r2;
    

  20.         r4 = p - r2;
    

  21.         if(r4 != r3)
    

  22.             *(r2 + 4) = p;
    

  23.         else
    

  24.         {
    

  25.             p = *p;
    

  26.             p += r3;
    

  27.             
    

  28.         }
    

  29.     }
    

  30. }
    


  31. 

  32. typedef struct
    

  33. {
    

  34.     uint size;
    

  35.     void* next;
    

  36. } Node;
    


  37. 

  38. __microlib_freelist:
    

  39.     Node* _freelist;
    


  40. 

  41. __microlib_freelist_initialised:
    

  42.     int _freelist_initialised = 0;
    


  43. 

  44. void* malloc(int size)
    

  45. {
    

  46.     /*r0 += 0x0b;
    

  47.     r0 >>= 3;
    

  48.     r0 <<= 3;*/
    

  49.     r1 = (size + 11) & 0xFFFFFFF8;
    

  50.     r7 = __microlib_freelist_initialised;
    

  51.     r6 = 0;
    


  52. 

  53.     /*r2 = __microlib_freelist;
    

  54.     if(!*r2 && !*r7)*/
    

  55.     if(!_freelist && !_freelist_initialised)
    

  56.     {
    

  57.         /*r2 = __microlib_freelist;
    

  58.         r0 = __heap_base + 4;
    

  59.         *r2 = r0;
    

  60.         r2 = __heap_limit;
    

  61.         r2 -= r0;
    

  62.         r2 &= 0xFFFFFFF0;
    

  63.         *r0 = r2;
    

  64.         *(r0 + 4) = 0;
    

  65.         *r7 = 1;*/
    


  66. 

  67.         _freelist = (Node*)(__heap_base + 4);
    

  68.         _freelist->size = (__heap_limit - __heap_base - 4) & 0xFFFFFFF8;
    

  69.         _freelist->next = 0;
    

  70.         _freelist_initialised = 1;
    

  71.     }
    


  72. 

  73.     //r2 = __microlib_freelist;
    

  74.     r0 = _freelist;
    

  75.     while(true)
    

  76.     {
    

  77.         /*r0 = *r2;
    

  78.         if(!r0)
    

  79.         {
    

  80.             r0 = r6;
    

  81.             break;
    

  82.         }*/
    

  83.         //r0 = *r2;
    

  84.         if(!r0) return 0;
    


  85. 

  86.         //r3 = *r0;
    

  87.         r3 = r0->size;
    

  88.         if(r3 <= r1) break;
    

  89.         
    

  90.         //r2 = r0 + 4;
    

  91.         //r2 = r0->next;
    

  92.         r0 = *(r0->next);
    

  93.     }
    

  94.     if(r3 <= r1)
    

  95.     {
    

  96.         //r3 = *(r0 + 4);
    

  97.         /*r3 = _freelist->next;
    

  98.         *r2 = r3;*/
    

  99.         _freelist->size = r1;
    

  100.         _freelist = _freelist->next;
    

  101.         return &;
    

  102.     }
    

  103.     else
    

  104.     {
    

  105.         /*r4 = r3 - r1;
    

  106.         r3 = r0 + r1;
    

  107.         r5 = *(r0 + 4);
    

  108.         *r3 = r4;
    

  109.         r3 +=4 ;
    

  110.         *(r3 + 4) = r5;
    

  111.         r3 +=4 ;
    

  112.         r3 -= 8;// 减8为了回到r3开始*/
    

  113.         
    

  114.         Node* lst = (void*)_freelist + r1;
    

  115.         lst->size = _freelist->size - r1;
    

  116.         lst->next = _freelist->next;
    

  117.         
    

  118.         _freelist->size = r1;
    

  119.         _freelist = lst;
    

  120.         
    

  121.         return &lst->next;
    

  122.     }
    

  123.     
    

  124.     return r0;
    

  125. }


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alxd 发表于 2024-6-6 17:18 | 显示全部楼层
自动设置可不会啊，一般不都是手动调节的吗
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B1lanche 发表于 2024-6-6 18:24 | 显示全部楼层
这种方式好像很不错，可以自动设置堆的大小，很方便啊
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weifeng90 发表于 2024-6-6 19:02 来自手机 | 显示全部楼层
KEIL还支持安装插件吗？
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Candic12e 发表于 2024-6-6 19:33 | 显示全部楼层
一般堆栈的设置，配置一次好像就可以了吧
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Belle1257 发表于 2024-6-7 22:04 | 显示全部楼层
正常来说，分配的就可以用吧，实在不够的话，手动改就好了
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AdaMaYun 发表于 2024-6-14 08:19 | 显示全部楼层
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OKAKAKO 发表于 2024-6-21 21:19 | 显示全部楼层
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中国龙芯CDX 发表于 2024-6-26 16:36 | 显示全部楼层
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jf101 发表于 2024-6-27 16:56 | 显示全部楼层
使用Keil的MicroLIB时自动设置堆大小非常实用
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