文档内存管理

已更新 2025年4月

静态内存分配 vs 动态内存分配

引言

在 FreeRTOS V9.0.0 之前的版本中，下列 RTOS 对象使用的内存 是从专用 FreeRTOS 堆中分配的。 从 FreeRTOS V9.0.0 开始，应用程序编写者可以选择自行提供内存， 从而使得以下对象在创建时可以选择不进行 动态内存分配：

• 任务
• 软件定时器
• 队列
• 事件组
• 二进制信号量
• 计数信号量
• 递归信号量
• 互斥锁

选择使用静态还是动态内存分配取决于 应用程序和应用程序编写者的偏好。两种方法 各有优缺点，且可以在同一个 RTOS 应用程序中同时使用。

位于 FreeRTOS/Source/WIN32-MSVC-Static-Allocation-Only 目录 （在主 FreeRTOS 下载中）的简单 Win32 示例演示了如何在以下情况中创建 FreeRTOS 应用程序： 项目中不包含任何 FreeRTOS 堆实现。

使用动态分配的 RAM 创建 RTOS 对象

动态创建 RTOS 对象的优势在于化繁为简，并且 有可能减少应用程序的最大 RAM 使用量：

• 创建对象时所需的函数参数较少。

• 内存分配会在 RTOS API 函数内部自动进行。

• 应用程序编写者无需担心自行分配内存。

• 如果 RTOS 对象被删除，它所使用的 RAM 可以被重新利用， 从而有可能减少应用程序的最大 RAM 占用。

• RTOS 提供的 API 函数可以返回堆内存使用情况的信息，帮助优化堆的大小 。

• 可以根据应用程序的需求选择合适的内存分配方案， 例如 heap_1.c 提供简单且确定的分配方式， 适用于安全关键应用；heap_4.c 提供碎片保护；heap_5.c 支持将堆分配到多个 RAM 区域；也可以使用应用程序编写者 提供的分配方案。

以下 API 函数 在 configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 设置为 1 或未定义时可用， 用于通过动态分配的 RAM 创建 RTOS 对象：

• xTaskCreate()
• xQueueCreate()
• xTimerCreate()
• xEventGroupCreate()
• xSemaphoreCreateBinary()
• xSemaphoreCreateCounting()
• xSemaphoreCreateMutex()
• xSemaphoreCreateRecursiveMutex()

使用静态分配的 RAM 创建 RTOS 对象

使用静态分配的 RAM 创建 RTOS 对象具有以下优势，可为应用程序编写者 提供更大的控制权限：

• RTOS 对象可以放置在特定的内存位置。

• 最大 RAM 占用可以在链接时（而不是在运行时）确定。

• 应用程序编写者无需担心如何合理处理内存分配失败的情形 。

• 可在不允许动态内存分配的应用程序中使用 RTOS （尽管 FreeRTOS 提供的分配方案有助于克服大多数反对意见）。

以下 API 函数 在 configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 设置为 1 时可用，允许使用应用程序编写者提供的内存来创建 RTOS 对象 。要提供内存，应用程序编写者 只需声明适当对象类型的变量，然后将变量的地址传递给 RTOS API 函数即可。 提供的 StaticAllocation.c 标准演示/测试任务演示了这些函数的使用方法：

• xTaskCreateStatic()
• xQueueCreateStatic()
• xTimerCreateStatic()
• xEventGroupCreateStatic()
• xSemaphoreCreateBinaryStatic()
• xSemaphoreCreateCountingStatic()
• xSemaphoreCreateMutexStatic()
• xSemaphoreCreateRecursiveMutexStatic()