嵌入式节省内存的手段(1)


为了方便描述,这里进行总结,嵌入式,一般是c语言常用的节省内存的手段

1.编程技巧

1.1最基本也是最常用的就是字节对齐

这个需要平时的积累。例如,在变量的排列方面,我们都知道编译器会考虑对齐。明显,以下第一种定义需要的内存比第二种要大。

1)char a;int b; char c;

2)char a; char c; int b;

1.2 共用体union

共用体是一种特殊的数据类型,允许您在相同的内存位置存储不同的数据类型。什么意思呢,就是在同一块内存存储可以定义多个数据类型,但是在使用的时候,只有一个变量有效。 这里就有一个问题,变量有大有小呀,对的,所以这个时候共用体的空间为内部变量最大占用空间的值。如此这般,共用体就可以通过共享存储空间,来避免当前没有被使用的变量所造成的存储空间的浪费。

1.3 代码

判断条件一定要少,合并为一个

if()
{
 if()
  {
  }
}

编译优化

编译时选择优化级别高的,这样生成代码大小有有大规模的减小。

内存分时复用

业务

1. 很多电子产品并不是像现在的安卓手机一样同时跑多个应用,顶多就听歌时浏览图片而已,非智能手机也是如此。但我们也会看到电子产品里面有有很多的应用,如设置、电子书、电话本、录音啊等等。因此,不同时运行的应用占用同一块内存空间理所当然。

2. 驱动空间。有很多的驱动并不同时使用,如听FM时是FM驱动,听歌又是使用解码器,所以很多驱动也是可以服用同一块空间的。

3. 中间件的复用。如UI、硬件驱动的再次封装使用等等,其由对应的应用直接调用,一般也存在复用的需求。

4. 数据段的复用。应用和驱动都有数据,同样有复用的场景需求。

理论上驱动和代码也可以服用空间的,但需要考虑的细节太多,而且这样做扩展性不好,所以应用一般是不会跟驱动复用空间的。一般较为粗糙地将软件系统分为以下几个部分:启动、驱动、操作系统、中间件、应用等层次。启动为一次性执行,不需太多考虑复用的空间。操作系统一般有常驻内存的需求,如中断管理、时间管理、调度管理、模块代码管理、虚拟文件系统等等,当然操作系统的一部分功能并不需要常驻内存,主要是一些调用频率较小的一些接口,如驱动装卸载、应用初始化等模块。不需常驻内存的一些接口实现也可以跟驱动复用空间。

编程

在编程时也可以是用union 进行处理,多个变成一个

内存分块的大小

上一点是分块管理的需求和大致的原则,但是如何分块,块大小的设计极为考虑系统架构师的功力。块设大了浪费,小了会导致代码切换频繁效率低下。既然都是RAM,有时数据可以跟代码段放到同一个块中,而没有必要另加一块数据块。当然这些细节需要综合评估并加以详细设计。在成本敏感的电子产品中,这些技巧需要努力挖掘发挥。

ROM代替RAM

这只是从成本的角度去节省内存资源,有些代码需要常驻内容,但其内容并不会随着版本的更新而发生变化,如上节所讲操作系统的调度管理等,可以考虑将这些代码固化到ROM中。理论上操作系统大部分需要常驻内存的代码都可以固化。RAM和ROM同样大小的成本比大概是6:1,因此使用ROM也能大幅降低成本。

系统移植裁剪

这是操作系统设计人员务必要考虑的。每个产品都有独有的功能,而底层操作系统具有普适性,在资源紧缺型系统中,砍掉不必要的模块是非常明智的。

重构可执行程序

我们所阐述的系统一般都是封闭系统,只要能高效地实现功能,我们可以任意改动系统中所有的代码。例如对于可执行的ELF文件,操作系统如果按标准的流程要解析完ELF文件再加载,但不仅需要很多的内存资料,而且也效率低下。ELF有关加载和执行最重要的就是.CODE、.DATA、.CONST、.BSS等段信息,我们完全可以离线抽取出来生成一个新的简单的定制文件格式,操作系统只需解析这个简单的文件就可以了。这样做不仅节省内存,也能节省外存储空间,更能实现高效加载的目的。

算法设计

好的算法一般会是轻巧的,效率高的。

编译优化

编译时选择优化级别高的,这样生成代码大小有有大规模的减小。

指令编译模式

如arm里面选thumb指令,mips选择mips16e,这是由体系结构所决定的,体系结构也是为了考虑节省代码空间资源而设计了16位的指令模式,而这些CPU的字长往往是32位。这种方式能减少30%左右的代码量。

栈空间规划

每个线程都会有自己的栈,而每个线程的栈都应该根据其线程的调用深度来具体设定,像UCOS就有一个栈使用率的任务,我们不妨借用这种思路来看看某个线程最终的栈深度。

设定独立的中断栈,可以避免每个任务栈都要给中断预留栈空间。

扁平的函数调用方法用栈一般要比纵向的函数调用小。嵌入式开发有时为了效率和资源,不应该把代码分块分得太细,函数一大摞,既增加代码量和栈,也降低运行效率。

定制链接脚本,合理规划内存空间

例如,我们规划空间时往往代码段和数据段分开,但实际的代码段可能又用不完,这时就可以把一部分变量定位到代码段之后。这样能够尽可能地利用完内存,而不留“碎片”。

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