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heap1是FreeRTOS中內存管理最簡單的一個，它簡單到只能申請內存。是的，跟你想的一樣，一旦申請成功後，這塊內存再也無法釋放。對於大多數嵌入式系統，特別是對安全要求高的嵌入式系統，這種內存管理策略很有用，因為對系統軟件來說，邏輯越簡單，越安全。實際上，大多數的嵌入式系統並不需要動態刪除任務、信號量和隊列等。而是在初始化的時候一次性創建，便一直存在，永不刪除。 總結heap1特性如下： 1、適用於那些一旦創建好任務、信號量和隊列就再也不刪除的的應用。 2、具有可確定性（執行所花費的時間大多數一樣），而且不會導致內存碎片。 3、代碼實現和內存分配過程都非常簡單，內存是從一個靜態數組中獲取，也就是適用於那些不需要動態內存分配的應用。 我們可以將第一種內存管理看作切面包：初始化的靜態數組就像一個完整的長棍面包，每次申請內存，就從一端切下適當長度的面包返還給申請者，直到面包被分配完畢。 heap1的內存管理策略使用兩個靜態變量來跟蹤內存的使用，定義如下:

static size_t xNextFreeByte = ( size_t ) 0;
 
void *pvPortMalloc( size_t xWantedSize )
{
    static uint8_t *pucAlignedHeap = NULL;
    ...
}

其中 xNextFreeByte 用來保存 pucAlignedHeap 到內存堆剩余內存首地址之間的偏移值，如下圖所示： 變量 xNextFreeByte 一開始初始化為0，每次成功申請內存後，都會增加申請內存的大小（對齊會導致實際申請的內存更多）。 變量 pucAlignedHeap 指向每次對齊後的內存堆首地址，內存對齊的好處是硬件訪問數據只要單次讀取，而且某些類型的內核不支持非對齊訪問。STM32F0x系列的單片機要求16位對齊，非對齊讀取會導致單片機進入HardFault. 內存申請函數：pvPortMalloc

void *pvPortMalloc( size_t xWantedSize )
{
void *pvReturn = NULL;
static uint8_t *pucAlignedHeap = NULL;
 
    
 
/* Ensure that blocks are always aligned to the required number of bytes. */
    #if(portBYTE_ALIGNMENT != 1)
    {
        if(xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK)
        {
            /* Byte alignment required. */
            xWantedSize += ( portBYTE_ALIGNMENT - ( xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) );
        }
    }
    #endif
 
    vTaskSuspendAll();
    {
        if(pucAlignedHeap == NULL)
        {
            /* Ensure the heap starts on a correctly aligned boundary. */
            pucAlignedHeap = (uint8_t *)(((portPOINTER_SIZE_TYPE)&ucHeap[portBYTE_ALIGNMENT]) & (~((portPOINTER_SIZE_TYPE) portBYTE_ALIGNMENT_MASK)));
        }
 
        /* Check there is enough room left for the allocation. */
        if( ( ( xNextFreeByte + xWantedSize ) < configADJUSTED_HEAP_SIZE ) &&
            ( ( xNextFreeByte + xWantedSize ) > xNextFreeByte )    )/* Check for overflow. */
        {
            /* Return the next free byte then increment the index past this
            block. */
            pvReturn = pucAlignedHeap + xNextFreeByte;
            xNextFreeByte += xWantedSize;
        }
 
        traceMALLOC( pvReturn, xWantedSize );
    }
    ( void ) xTaskResumeAll();
 
    #if( configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK == 1 )
    {
        if( pvReturn == NULL )
        {
            extern void vApplicationMallocFailedHook( void );
            vApplicationMallocFailedHook();
        }
    }
    #endif
 
    return pvReturn;
}

函數邏輯步驟： 1、xWantedSizev 根據宏 portBYTE_ALIGNMENT (實驗環境默認為4) 判斷是否要字節對齊，調整 xWantedSize 為對齊字節數的倍數。 調整方法是，找到比 xWantedSize 大， 且是最靠近 xWantedSize 的對齊數。假設 xWantedSize 是11，經過調整後，結果為12。 2、註意！內存申請的過程中禁止調度，不能被其他任務打斷。FreeRTOS 使用 vTaskSuspendAll 和 xTaskResumeAll 禁止任務調度。 3、不僅申請的內存塊大小要求4字節對齊，內存堆的起始地址也必須是4字節對齊。pucAlignedHeap 為NULL的時候說明是第一次申請內存，需要初始化相關參數。ucHeap 此時的起始地址顯然不是4字節的倍數，pucAlignedHeap 不能以ucHeap 的首地址作為內存堆的首地址， pucAlignedHeap 經過調整後變為 0x0041b14c， 以3字節的損失換來了起始地址的對齊。ucHeap 和 pucAlignedHeap 第一次初始化的狀態如下圖所示： 4、進行邊界檢查，查看內存堆是否足夠本次分配，xNextFreeByte 與 xWantedSize的和不能超出可供使用的內存邊界。如果內存夠分配且不會越界，那麽即將申請到的內存首地址賦值給pReturn 並更新全局變量 xNextFreeByte。特別說明的是實際可用的內存是 configADJUSTED_HEAP_SIZE， 而不是configTOTAL_HEAP_SIZE。從代碼中我們可以看出，FreeRTOS提前保留一部分字節供內存對齊使用。

/* A few bytes might be lost to byte aligning the heap start address. */
#define configADJUSTED_HEAP_SIZE    ( configTOTAL_HEAP_SIZE - portBYTE_ALIGNMENT )

5、宏 configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 為1說明使能了內存申請失敗鉤子函數，在申請失敗的情況下，會調用鉤子函數 vApplicationMallocFailedHook ，這個鉤子函數由用戶應用程序提供，一般用來打印故障信息。 參考文章：

• FreeRTOS內存管理分析

FreeRTOS內存管理