Tôi đang sử dụng quá nhiều RAM. Làm thế nào điều này có thể được đo lường?

Tôi muốn biết tôi đang sử dụng bao nhiêu RAM trong dự án của mình, theo như tôi có thể nói, không có cách nào để thực sự giải quyết được điều đó (ngoài việc tự mình trải qua và tính toán nó). Tôi đã đến một giai đoạn trong một dự án khá lớn, nơi tôi đã xác định rằng tôi sắp hết RAM.

Tôi đã xác định điều này bởi vì tôi có thể thêm một phần và sau đó tất cả các địa ngục vỡ ra ở một nơi khác trong mã của tôi mà không có lý do rõ ràng. Nếu tôi #ifndefmột cái gì đó khác, nó hoạt động trở lại. Không có gì sai về mặt lập trình với mã mới.

Tôi đã nghi ngờ một lúc rằng tôi sắp hết RAM. Tôi không nghĩ rằng tôi đang sử dụng quá nhiều stack (mặc dù điều đó là có thể), cách tốt nhất để xác định lượng RAM tôi thực sự đang sử dụng là bao nhiêu?

Đi qua và cố gắng để giải quyết nó, tôi gặp vấn đề khi tôi nhận được enum và structs; Chúng có giá bao nhiêu bộ nhớ?

Chỉnh sửa đầu tiên : CSONG, tôi đã chỉnh sửa bản phác thảo của mình rất nhiều kể từ khi bắt đầu, đây không phải là kết quả thực tế ban đầu tôi nhận được, nhưng chúng là những gì tôi đang nhận được bây giờ.

  text     data     bss     dec     hex filename
 17554      844     449   18847    499f HA15_20140317w.cpp.elf
 16316      694     409   17419    440b HA15_20140317w.cpp.elf
 17346      790     426   18562    4882 HA15_20140317w.cpp.elf

Dòng đầu tiên (với văn bản 17554) không hoạt động, sau khi chỉnh sửa nhiều, dòng thứ hai (với văn bản 16316) đang hoạt động như bình thường.

chỉnh sửa: dòng thứ ba có mọi thứ hoạt động, đọc nối tiếp, các chức năng mới của tôi, v.v. Về cơ bản tôi đã loại bỏ một số biến toàn cục và mã trùng lặp. Tôi đề cập đến điều này bởi vì (như nghi ngờ) nó không phải là về mã này cho mỗi sae, nó phải là về việc sử dụng RAM. Điều này đưa tôi trở lại câu hỏi ban đầu, "làm thế nào để đo lường tốt nhất" Tôi vẫn đang kiểm tra một số câu trả lời, cảm ơn.

Làm thế nào để tôi thực sự giải thích các thông tin trên?

Cho đến nay sự hiểu biết của tôi là:

`TEXT` is program instruction memory
`DATA` is variables (unitialised?) in program memory
`BSS`  is variables occupying RAM

vì BSS nhỏ hơn đáng kể so với 1024 byte, tại sao cái thứ hai hoạt động, nhưng cái thứ nhất thì không? Nếu đó là DATA+BSScả hai chiếm hơn 1024.

chỉnh sửa lại: Tôi đã chỉnh sửa câu hỏi để bao gồm mã, nhưng bây giờ tôi đã xóa nó vì nó thực sự không liên quan gì đến vấn đề (ngoài việc có thể thực hành mã hóa kém, khai báo biến và tương tự). Bạn có thể xem lại mã bằng cách xem lại các chỉnh sửa nếu bạn thực sự muốn xem nó. Tôi muốn quay trở lại câu hỏi trong tay, chủ yếu dựa trên: Cách đo mức sử dụng RAM.

Bạn có thể sử dụng các chức năng được cung cấp AVRGCC: Giám sát việc sử dụng ngăn xếp

Chức năng này nhằm kiểm tra việc sử dụng ngăn xếp nhưng những gì nó báo cáo là RAM thực tế chưa bao giờ được sử dụng (trong khi thực hiện). Nó làm như vậy bằng cách "vẽ" (điền) RAM với giá trị đã biết (0xC5), sau đó kiểm tra vùng RAM đếm xem có bao nhiêu byte vẫn có cùng giá trị ban đầu.
Báo cáo sẽ hiển thị RAM chưa được sử dụng (RAM miễn phí tối thiểu) và do đó bạn có thể tính toán RAM tối đa đã được sử dụng (Tổng RAM - RAM được báo cáo).

Có hai chức năng:

• StackPaint được thực thi tự động trong quá trình khởi tạo và "vẽ" RAM với giá trị 0xC5 (có thể thay đổi nếu cần).

• StackCount có thể được gọi tại bất kỳ điểm nào để đếm RAM chưa được sử dụng.

Dưới đây là một ví dụ về việc sử dụng. Không làm gì nhiều nhưng dự định chỉ ra cách sử dụng các chức năng.

// -----------------------------------------------------------------------------
extern uint8_t _end;
extern uint8_t __stack;

void StackPaint(void) __attribute__ ((naked)) __attribute__ ((section (".init1")));

void StackPaint(void)
{
#if 0
    uint8_t *p = &_end;

    while(p <= &__stack)
    {
        *p = 0xc5;
        p++;
    }
#else
    __asm volatile ("    ldi r30,lo8(_end)\n"
                    "    ldi r31,hi8(_end)\n"
                    "    ldi r24,lo8(0xc5)\n" /* STACK_CANARY = 0xc5 */
                    "    ldi r25,hi8(__stack)\n"
                    "    rjmp .cmp\n"
                    ".loop:\n"
                    "    st Z+,r24\n"
                    ".cmp:\n"
                    "    cpi r30,lo8(__stack)\n"
                    "    cpc r31,r25\n"
                    "    brlo .loop\n"
                    "    breq .loop"::);
#endif
} 


uint16_t StackCount(void)
{
    const uint8_t *p = &_end;
    uint16_t       c = 0;

    while(*p == 0xc5 && p <= &__stack)
    {
        p++;
        c++;
    }

    return c;
} 

// -----------------------------------------------------------------------------

void setup() {

Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
Serial.println(StackCount(), DEC);  // calls StackCount() to report the unused RAM
delay(1000);
}

Các vấn đề chính bạn có thể có với việc sử dụng bộ nhớ trong thời gian chạy là:

• không có bộ nhớ khả dụng trong heap để phân bổ động (malloc hoặc new)
• không còn chỗ trên ngăn xếp khi gọi hàm

Cả hai đều thực sự giống như SRAM AVR (2K trên Arduino) được sử dụng cho cả hai (ngoài dữ liệu tĩnh mà kích thước không bao giờ thay đổi trong khi thực hiện chương trình).

Nói chung, cấp phát bộ nhớ động hiếm khi được sử dụng trên MCU, chỉ một số thư viện thường sử dụng nó (một trong số đó là Stringlớp mà bạn đã đề cập bạn không sử dụng và đó là một điểm tốt).

Ngăn xếp và đống có thể được nhìn thấy trong hình dưới đây (lịch sự của Adafbean ):

Do đó, vấn đề được mong đợi nhất đến từ tràn ngăn xếp (tức là khi ngăn xếp phát triển theo hướng heap và tràn vào nó, và sau đó - heap không được sử dụng ở tất cả các vùng tràn dữ liệu tĩnh của SRAM. bạn có nguy cơ cao:

• hỏng dữ liệu (tức là ngăn xếp ovewrites heap hoặc dữ liệu tĩnh), mang lại cho bạn hành vi không thể hiểu được
• ngăn xếp tham nhũng (tức là heap hoặc dữ liệu tĩnh ghi đè lên nội dung ngăn xếp), thường dẫn đến sự cố

Để biết lượng bộ nhớ còn lại giữa đỉnh heap và đỉnh stack (thực ra, chúng ta có thể gọi nó là đáy nếu chúng ta đại diện cho cả heap và stack trên cùng một hình ảnh như được mô tả bên dưới), bạn có thể sử dụng chức năng sau:

int freeRam () {
  extern int __heap_start, *__brkval; 
  int v; 
  return (int) &v - (__brkval == 0 ? (int) &__heap_start : (int) __brkval); 
}

Trong đoạn mã trên, __brkvaltrỏ đến đỉnh heap nhưng là 0khi heap chưa được sử dụng, trong trường hợp này chúng ta sử dụng &__heap_startđiểm nào để__heap_start , biến đầu tiên đánh dấu đáy của heap; &vtất nhiên các điểm trên đỉnh của ngăn xếp (đây là biến cuối cùng được đẩy trên ngăn xếp), do đó công thức trên trả về số lượng bộ nhớ có sẵn cho ngăn xếp (hoặc heap nếu bạn sử dụng nó) để phát triển.

Bạn có thể sử dụng chức năng này ở nhiều vị trí khác nhau trong mã của mình để thử và tìm xem kích thước này đang giảm đáng kể ở đâu.

Tất nhiên, nếu bạn thấy hàm này trả về số âm thì đã quá muộn: bạn đã tràn vào ngăn xếp!

Khi bạn tìm ra cách xác định vị trí tệp .elf được tạo trong thư mục tạm thời của mình, bạn có thể thực thi lệnh bên dưới để kết xuất việc sử dụng SRAM, nơi project.elfsẽ được thay thế bằng .elftệp được tạo . Ưu điểm của đầu ra này là khả năng kiểm tra SRAM của bạn được sử dụng như thế nào . Có phải tất cả các biến cần phải là toàn cầu, chúng có thực sự cần thiết không?

avr-objdump -S -j .bss project.elf

project.elf:     file format elf32-avr


Disassembly of section .bss:

00800060 <__bss_start>:
        ...

00800070 <measurementReady>:
        ...

00800071 <cycles>:
        ...

00800073 <measurement>:
  800073:       00 00 00 00                                         ....

00800077 <measurementStart>:
  800077:       00 00 00 00                                         ....

0080007b <timerOverflows>:
  80007b:       00 00 00 00

Lưu ý rằng điều này không hiển thị ngăn xếp hoặc sử dụng bộ nhớ động như Ignacio Vazquez-Abrams đã lưu ý trong các bình luận bên dưới.

Ngoài ra, avr-objdump -S -j .data project.elfcó thể kiểm tra một cái , nhưng không có chương trình nào của tôi xuất ra bất cứ thứ gì với điều đó vì vậy tôi không thể biết chắc là nó có hữu ích không. Nó được liệt kê để liệt kê 'dữ liệu khởi tạo (khác không).

Tôi đã nghi ngờ một lúc rằng tôi sắp hết RAM. Tôi không nghĩ rằng tôi đang sử dụng quá nhiều stack (mặc dù điều đó là có thể), cách tốt nhất để xác định lượng RAM tôi thực sự đang sử dụng là bao nhiêu?

Tốt nhất nên sử dụng kết hợp ước lượng thủ công và bằng cách sử dụng sizeoftoán tử. Nếu tất cả các khai báo của bạn là tĩnh, thì điều này sẽ cung cấp cho bạn một hình ảnh chính xác.

Nếu bạn đang sử dụng phân bổ động, thì bạn có thể gặp sự cố khi bạn bắt đầu giải phóng bộ nhớ. Điều này là do sự phân mảnh bộ nhớ trên heap.

Đi qua và cố gắng để giải quyết nó, tôi gặp vấn đề khi tôi nhận được enum và structs; Chúng có giá bao nhiêu bộ nhớ?

Một enum chiếm nhiều không gian như một int. Vì vậy, nếu bạn có một bộ gồm 10 phần tử trong một enumkhai báo, thì đó sẽ là 10*sizeof(int). Ngoài ra, mỗi biến sử dụng phép liệt kê chỉ đơn giản là một int.

Đối với các cấu trúc, nó sẽ dễ sử dụng nhất sizeofđể tìm hiểu. Các cấu trúc chiếm một không gian (tối thiểu) bằng tổng các thành viên của nó. Nếu trình biên dịch thực hiện căn chỉnh cấu trúc, thì nó có thể nhiều hơn, tuy nhiên điều này khó xảy ra trong trường hợp avr-gcc.

Có một chương trình được gọi là Arduino Builder cung cấp một hình ảnh gọn gàng về lượng flash, SRAM và EEPROM mà chương trình của bạn đang sử dụng.

Trình xây dựng Arduino tạo thành một phần của giải pháp CodeBlocks Arduino IDE . Nó có thể được sử dụng như một chương trình độc lập hoặc thông qua CodeBlocks Arduino IDE.

Thật không may, Arduino Builder hơi cũ nhưng nó sẽ hoạt động với hầu hết các chương trình và hầu hết các Arduinos, chẳng hạn như Uno.