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c++ - 外部 RAM 中的动态向量分配

问题描述

我目前正在使用 GCC 在 C++ 中的 STM32F7 cortex-m7 微控制器上开展自己的大型项目。我需要在外部 SDRAM（16 MB）中存储一个宽数组，其中包含注释结构的向量（每个 12 个字节）。我已经创建了一个工作 FMC 和一个自定义 ram 区域

/* Specify the memory areas */
MEMORY
{
RAM (xrw)       : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 512K
FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 1024K
SDRAM (xrw)     : ORIGIN = 0xC0000000, LENGTH = 16M
}

/* Define output sections */
SECTIONS
{
  /* Section créée pour l'allocation dans la SDRAM externe*/
  .fmc :
  {
    . = ALIGN(8);
    *(.fmc)        
    *(.fmc*)
    . = ALIGN(8);
  } >SDRAM

我的数组声明如下：

std::vector<SequencerNoteEvent> NotesVectorArray[kMaxPpqn] __attribute__((section(".fmc")));

到目前为止还可以。我在我的外部 RAM 中创建了一个向量数组。我如何才能继续创建我的向量元素

NotesVectorArray[position].push_back(note);

动态发生在同一个外部 RAM 中？我目前只能使用声明静态数据__attribute__(section)

我读了很多关于 C++ 分配器、内存池的东西，但我不知道分配在向量代码中的位置以及我应该如何替换它......我“只是”需要与通常的分配系统相同但在我记忆的另一部分中，这种精确的类型。

似乎有可能有多个堆。分散文件和有效内存分配之间的联系在哪里？

提前致谢，

本

标签： c++memory-managementallocatorcortex-m

解决方案

我面临同样的问题，并通过重新定义operator new. 与使用自定义分配器相比，这样做的好处是所有动态分配都将自动在 SDRAM 中，因此您可以自由使用 std::function 或任何需要堆的 STL 容器，而不必每次都传递自定义分配器参数.

我做了以下事情：

  1. -nostdlib通过添加到编译标志来删除标准库。我还将它添加到链接器标志中。还要--specs=...从您的编译器和链接器标志中删除和。奖励：您将节省约 60-80k 的代码空间！

  2. operator new为,编写您自己的替换operator delete。我创建了一个名为new.cpp添加以下内容的新文件：（取自https://arobenko.gitbooks.io/bare_metal_cpp/content/compiler_output/dyn_mem.html）

//new.cpp
#include <cstdlib>
#include <new>

void *operator new(size_t size) noexcept { return malloc(size); }
void operator delete(void *p) noexcept { free(p); }
void *operator new[](size_t size) noexcept { return operator new(size); }
void operator delete[](void *p) noexcept { operator delete(p); }
void *operator new(size_t size, std::nothrow_t) noexcept { return operator new(size); }
void operator delete(void *p, std::nothrow_t) noexcept { operator delete(p); }
void *operator new[](size_t size, std::nothrow_t) noexcept { return operator new(size); }
void operator delete[](void *p, std::nothrow_t) noexcept { operator delete(p); }
  1. 在链接描述文件中定义一个与最低 SDRAM 地址（堆的开始）相对应的变量。这不是绝对必要的，因为您可以在第 4 步中的代码中使用常量 (0xC0000000)，但是将 SDRAM 地址保存在一个位置会使事情变得更容易。只需添加一行：PROVIDE( _fmc_start = . );
//linker script

 [snip]

  /* Section créée pour l'allocation dans la SDRAM externe*/
  .fmc :
  {
    . = ALIGN(8);
    PROVIDE( _fmc_start = . );
    *(.fmc)     
    *(.fmc*)
    . = ALIGN(8);
  } >SDRAM
  1. 新的实现new将直接调用malloc()，_sbrk()当它需要堆中的一块内存时会调用。因此，您必须定义_sbrk()以跟踪堆指针，并且只需将指针从您刚刚在链接描述文件中定义的最低 SDRAM 地址开始。这是我所做的：
//sbrk.cpp, or append this to new.cpp
#include <cstdlib>

extern "C" size_t _sbrk(int incr)
{
    extern char _fmc_start; // Defined by the linker
    static char *heap_end;
    char *prev_heap_end;

    if (heap_end == 0)
        heap_end = &_fmc_start;
    prev_heap_end = heap_end;
    //Optionally can check for out-of-memory error here
    heap_end += incr;
    return (size_t)prev_heap_end;
}
  1. 此时，如果您尝试编译，您可能会遇到很多链接器错误。确切的错误将取决于您的项目使用的标准库的哪些部分，除了 new 和 delete。就我而言，我正在使用std::function并且编译器抱怨它没有__throw_bad_function_call(). 您可能还会看到诸如_init()and_fini()之类的错误__errno. 基本策略是为每一个创建自己的空函数存根或变量声明。值得快速搜索其中的每一个以查看它们的用途，您可能会发现您的项目或您包含的库正在使用一些您不知道的功能！创建存根时，您需要正确匹配函数签名，因此也需要搜索 Internet。许多存根用于处理错误/异常，因此您可以决定如何在函数体中处理它（或忽略错误）。

例如，这里有一些关于（过时但需要）_init()和_fini()功能的信息：https ://tldp.org/HOWTO/Program-Library-HOWTO/miscellaneous.html

这里有一些信息__dso_handle：https ://lists.debian.org/debian-gcc/2003/07/msg00057.html

__cxa_pure_virtual()：__cxa_pure_virtual 的目的是什么？

这是我的项目需要的工作：

//syscalls.cpp
extern "C" {
void _init(void) {}
void _fini(void) {}
int __errno;
void *__dso_handle = (void *)&__dso_handle;
}
namespace std
{
//These are error handlers. They could alternatively restart, or log an error
void __throw_bad_function_call() { while (1); }
void __cxa_pure_virtual() { while (1); }
} // namespace std

毕竟，它最终会编译，如果您使用调试器，您会看到向量的地址从0xC0000000!

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