FreeRTOS 内存管理方案

FreeRTOS 将内存管理与内核分离，通过统一的 pvPortMalloc() 和 vPortFree() 接口实现多种可选的堆管理算法（heap_1 ~ heap_5），以适配不同嵌入式场景。

核心原则：

• 动态分配：运行时按需申请/释放内存，灵活但需控制碎片化与实时性。
• 静态分配：编译期固定内存，可靠但利用率低。
• 线程安全：FreeRTOS 内存 API 会在分配/释放时挂起调度器，避免并发冲突。

五种内存管理实现（位于 Source/Portable/MemMang，工程中只能选择一个）：

1. heap_1 仅支持分配，不支持释放，执行时间固定，无碎片。 适合启动时一次性创建对象且不删除的系统。
2. heap_2 支持释放，但不合并相邻空闲块，易产生碎片。 适合分配/释放大小固定的对象。
3. heap_3 封装 malloc/free，保证线程安全。 依赖编译器堆设置，非确定性，可能增大代码体积。
4. heap_4 最常用，支持释放并合并相邻空闲块，减少碎片。 适合随机大小分配/释放的应用。
5. heap_5 基于 heap_4，支持多个不连续内存区域（如片内 RAM + 外部 SDRAM）。 需先调用 vPortDefineHeapRegions() 初始化区域。

典型使用示例（heap_4）：

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include <stdio.h>
void *ptr = NULL;
void mem_test(void) {
   size_t free_before = xPortGetFreeHeapSize();
   printf("申请前剩余内存: %u 字节\n", free_before);
   ptr = pvPortMalloc(1024);
   if (ptr) {
       printf("申请成功, 地址: %p\n", ptr);
       sprintf((char*)ptr, "Tick=%u", xTaskGetTickCount());
   }
   size_t free_after = xPortGetFreeHeapSize();
   printf("申请后剩余内存: %u 字节\n", free_after);
   vPortFree(ptr);
   printf("释放后剩余内存: %u 字节\n", xPortGetFreeHeapSize());
}

要点：

• 使用 xPortGetFreeHeapSize() 监控剩余堆空间。
• 对 heap_5，需先定义内存区域数组并调用 vPortDefineHeapRegions()。
• 对实时性要求高的系统，建议选用 heap_1 或静态分配，避免碎片化和不确定延迟。