Keil的堆設定

【原文 使用Keil的MicroLIB時自動化佈建堆大小】

Keil編譯項目，如果使用微庫MicroLIB，就可以使用malloc。微庫內部位置一個堆管理模組。
晶片的RAM大小是固定了的，前面分為全域變數，後面分給堆和棧，這是一般開發方式。
但是我們在開發項目的過程中，市場遇到各種各樣問題，棧穿透到堆裡面，或者堆不夠大，相當煩人。
有時候就在想，何不讓全域變數以外的所有RAM給堆棧共用。
因為堆從低到高分配，而棧從高到低分配，理論上是可行的。

但是堆的分配由__heap_base和__heap_limit兩個標籤決定，不是變數又不能改。

因為我們使用很多種晶片，每一種晶片的RAM大小都有可能不同。
而SmartOS追求跨平台，不想為不同晶片做太多設定。
之前我們已經實現了通過修改MSP把棧頂移到RAM最高處，這樣子棧可以得到最大利用。
但是堆還是不好搞。

今晚再次遇到堆不夠用的情況，__heap_limit如果分配過大，在小容量晶片就會出錯。
忍無可忍，決定分析一下微庫是怎麼管理堆的。

首先開啟項目編譯後產生的連結地址對應檔Linker Address Map，我們這裡是SmartOSF0_Debug.map
找到符號表段Global Symbols
    __heap_base                              0x200005a0   Data           0  startup_stm32f0xx.o(HEAP)
    __heap_limit                             0x200005a0   Data           0  startup_stm32f0xx.o(HEAP)
    __initial_sp                             0x200005c0   Data           0  startup_stm32f0xx.o(STACK)
從這裡可以看出，堆棧已經分配好了。


堆分配使用的是malloc函數，上圖找到它位於Keil庫檔案mc_p.l中
我的目錄是D:\Keil\ARM\ARMCC\lib\armlib

輪到法寶IDA上陣，選擇malloc.o，太簡單了，只有malloc/free兩個函數
彙編圖形介面如下：


手頭的IDA沒有ARM外掛程式，否則一個F5就可以得到malloc的C原始碼。
好好工作賺錢賣ARM外掛程式吧。。。

沒有工具輔助，那就自己來寫吧。


上面是手工寫的C代碼，被注釋的是最原始的彙編寫法，然後逐步精簡最佳化。
大概摸清楚了malloc的機制，關鍵點在於初始化那裡，用到了__heap_limit
而__heap_limit作為常量被編譯到Flash裡面去了，記憶體裡面無法動態修改。
實在沒辦法，只好位元組寫代碼來接替它初始化整個堆了。
我寫的初始化代碼如下：


附上malloc/free代碼，不完整，只能大概瞭解它的機制：

void free(void* p) {     if(!p) return 0;          r3 = __microlib_freelist;     void* r2 = 0;     p -= 4;     void* r1 = *r3; // r1 = r3->node     while(r1)     {         if(r1 > p) break;         r2 = r1;         r1 = *(r1 + 4); // r1 = r1->next     }     if(!r2)         r3->node = p;     else     {         r3 = *r2;         r4 = p - r2;         if(r4 != r3)             *(r2 + 4) = p;         else         {             p = *p;             p += r3;                      }     } } typedef struct {     uint size;     void* next; } Node; __microlib_freelist:     Node* _freelist; __microlib_freelist_initialised:     int _freelist_initialised = 0; void* malloc(int size) {     /*r0 += 0x0b;     r0 >>= 3;     r0 <<= 3;*/     r1 = (size + 11) & 0xFFFFFFF8;     r7 = __microlib_freelist_initialised;     r6 = 0;     /*r2 = __microlib_freelist;     if(!*r2 && !*r7)*/     if(!_freelist && !_freelist_initialised)     {         /*r2 = __microlib_freelist;         r0 = __heap_base + 4;         *r2 = r0;         r2 = __heap_limit;         r2 -= r0;         r2 &= 0xFFFFFFF0;         *r0 = r2;         *(r0 + 4) = 0;         *r7 = 1;*/         _freelist = (Node*)(__heap_base + 4);         _freelist->size = (__heap_limit - __heap_base - 4) & 0xFFFFFFF8;         _freelist->next = 0;         _freelist_initialised = 1;     }     //r2 = __microlib_freelist;     r0 = _freelist;     while(true)     {         /*r0 = *r2;         if(!r0)         {             r0 = r6;             break;         }*/         //r0 = *r2;         if(!r0) return 0;         //r3 = *r0;         r3 = r0->size;         if(r3 <= r1) break;                  //r2 = r0 + 4;         //r2 = r0->next;         r0 = *(r0->next);     }     if(r3 <= r1)     {         //r3 = *(r0 + 4);         /*r3 = _freelist->next;         *r2 = r3;*/         _freelist->size = r1;         _freelist = _freelist->next;         return &;     }     else     {         /*r4 = r3 - r1;         r3 = r0 + r1;         r5 = *(r0 + 4);         *r3 = r4;         r3 +=4 ;         *(r3 + 4) = r5;         r3 +=4 ;         r3 -= 8;// 減8為了回到r3開始*/                  Node* lst = (void*)_freelist + r1;         lst->size = _freelist->size - r1;         lst->next = _freelist->next;                  _freelist->size = r1;         _freelist = lst;                  return &lst->next;     }          return r0; }