实时单片机通讯网络中的内存管理

在单片机的汇编程序中，动态分配内存是调用allocate子程序来完成的.具体步骤是这样的：

(1)先由入口参数寄存器R3和R2(存放需要申请的内存长度)折合成需分配的内存块数，并将其值传递给变量required_size。

(2)从内存表末(00ED H处)自后向前找.即先把地址指针定位在00EDH处(第15项的标志栏处)，如果该项的标志不为free或该项的标志为free但该项的内存块数小于需分配的内存块数，则用该项第二栏的数字(终止块号)减去该项第三栏的数字(块数)作为下一次向前查找的表项号，并由此定位下一次向前查找的地址指针.就这样一直向前查找，直到找到不小于需分配的内存块数或已到内存表头.

(3) 如找到不少于申请块数的空闲区，将空闲区的低端分配给该批数据使用，相应地修改内存表中的相关项，子程序返回分配成功标志；否则，子程序返回分配不成功标志。

3 内存的释放和合并

虽然我们成功地制定了内存分配的算法和子程序，但是在内存管理中还要处理空闲区的释放和相邻空闲区的合并。free_and_join子程序就是用来完成这个任务的.当接收方(从机)接收完发送方(主机)发来的报文数据并将数据上传给宿主机后，就需要在free_and_join子程序中释放该报文数据在本机中所占的内存(free)，并且需要检测该被释放的内存与其相邻的空闲内存是否可以合并。如能，合并之.这样，该机如接收其它主机发来的长的报文数据时，可以有足够大的连续的空闲内存来分配；同时，也保证了内存操作的完备性.算法是这样实现的：

(1)内存表中被释放项的标志改为free。

(2)由于表项中的第二栏为终止块号而非起始块号，且在内存表中向前查找是沿着内存表的地址减小的方向进行的，故需先寻找上相邻，再寻找下相邻.

(3) 判断上相邻表项是否free；如果是，合并之。

用被释放项的终止块号r_block_end (R2)减去该项的块数r_block_num (R3)，并将其值传给R4，再调用block_to_address子程序来向前找上相邻.如果该项处的标志为free，则是上相邻.取出上相邻表项处的块数，加到本表项(被释放项)的块数R3上，并写入本表项；并将上相邻表项处的标志置为03H(异于busy和free即可)。

(4) 判断下相邻表项是否free；如果是，合并之。

把地址指针定位00ED H处(内存表尾)，从内存表尾向前找.取出地址指针处的表项的终止块号并存入R5，再取出该表项的块数并存入R4.直到R5减去R4的结果等于被释放项的终止块号为止.若此时地址指针处的表项的标志为free，则该表项是被释放项的下相邻.在下相邻表项处，将该项的块数加上被释放项的块数并存入；在被释放项处将标志置为03H(异于busy和free即可).

举一个例子能更好地表明这种动态分区的释放和合并算法.例如将被释放的内存区在内存表中是第6块和第7块.其上相邻处内存区为第3，4，5块，且其标志为free；其下相邻处内存区为第8，9，10块，且其标志为free；合并的过程如图5所示。

总之，与固定分区法相比，动态分区法在报文接收前不建立分区.分区的建立是在报文接收的过程中进行的，且其大小可随报文长度动态改变，这就改变了静态分区法中的即使是小数据量也要占据大分区的浪费堵塞现象，从而提高了内存的利用率.另外，也提高了DCS系统网络通讯的短数据的平均传输速率，更适应DCS系统的实时性要求.

作者：合肥市中国科技大学自动化系 陈小龙 庞国仲 王祥忠

来源：电子技术应用