单片机爬坑记-02-资源紧缺

Posted 2021-02-10 zarlinq

当下FreeRTOS得到了Keil、STM32Cube MX等开发环境的大力支持，很大程度上无需再考虑移植等底层问题，简单设置后在代码中直接调用即可。

不得不说，这是激动人心的，RTOS的各项特性所带来的方便给予我们极大的诱惑，总觉得只要用好RTOS，我们能把单片机玩出各种花样，再也不用考虑什么全局变量、轮循顺序、执行时长等恼人的问题，只要设置好优先级、信号量和任务参数，剩下的就可以安心于用代码实现功能。

现实总是残酷帅毙的！Keil中一堆“……axf: Error: L6406E: No space in execution regions with .ANY selector matching……”错误，能轻易的将人从“安心于用代码实现功能”的美好幻想中拖到现实。

以Keil环境下，NuTiny-SDK-M051开发板为例，芯片是NuMicro M0516LDN，内核Cortex-M0，片上资源为主频50MHz、Flash 64KB、RAM 4KB，Flash空间地址为0x0000_0000~0x000_FFFF，RAM空间地址为0x2000_0000~0x2000_0FFF（养成查看映射地址的好习惯，IDE环境中常能用上）。

实际对比Keil环境中NONOS（不用RTOS）、freeRTOS、CMSIS-RTOS(Keil RTX)、CMSIS-RTOS2(Keil RTX5)几种方式下资源占用情况（在各RTOS种启动一个任务，该任务重复执行一条UART输出）：

NONOS：
Program Size: Code=2672 RO-data=344 RW-data=76 ZI-data=812 
freeRTOS：
Program Size: Code=7024 RO-data=344 RW-data=124 ZI-data=4948
CMSIS-RTOS(Keil RTX):
Program Size: Code=7268 RO-data=456 RW-data=68 ZI-data=2932
CMSIS-RTOS2(Keil RTX5):
Program Size: Code=6264 RO-data=560 RW-data=5128 ZI-data=608

//稍作解释：Code是代码占用的空间；RO-data是 Read Only 只读常量的大小，如const型；RW-data是（Read Write） 初始化了的可读写变量的大小；ZI-data是（Zero Initialize） 没有初始化的可读写变量的大小。ZI-data不会被算做代码里因为不会被初始化

//FLASH空间占用：(Code) + (RO Data) + (RW Data)

//RAM空间占用：( RW Dat) + (ZI Dat)

实际数值可以很容易的看出资源占用情况，当然我们也可以考虑通过对RTOS进行适当裁剪，来达到更小的FLASH和RAM空间占用——当然主要还是注重对RAM空间的占用，FLASH一般来说较为便宜且很容易外扩，不太容易先出现资源短缺的情况——但是很显然对于RAM 4KB的单片机而言，无论采用何种RTOS，片上资源总是吃紧，对于我们想要充分利用单片机外设资源的想法而言，调用RTOS难免导致kernel代码严重挤压功能代码的可用空间，得不偿失。