c - 添加要在函数中操作的大型数组时内存不足

Question

我的微 Controller 的 RAM 限制(最大 124KB)有问题。这是我的代码中让我有些头疼的部分:

// Declaring arrays (they actually need to be float)
// The three dots (...) means that there are several more numbers inside the arrays (actually there are 345 numbers inside each array).
float AR_KELON_POWER_COOL_21_FANMAX[] = {1,348,174,21,66,21,66,...,3800};
float AR_KELON_SWING_COOL_21_FANMAX[] = {1,347,173,21,65,21,65,...3800};
float AR_KELON_COOL_18_FAN1[] = {1,348,174,21,65,21,65,21,21,...,3800}
float AR_KELON_COOL_18_FAN2[] = {1,348,173,21,66,21,66,21,...,3800}
float AR_KELON_COOL_18_FAN3[] = {1,348,173,21,66,21,66,21,20,...,3800}
float AR_KELON_COOL_18_FANMAX[] = {1,348,173,21,66,21,66,21,...,3800}
float AR_KELON_COOL_19_FAN1[] = {1,348,174,21,66,21,66,21,21,...,3800}
//Will be adding more arrays

//array of pointers
float *airConditionerCommands[] = {
    AR_KELON_POWER_COOL_21_FANMAX,
    AR_KELON_SWING_COOL_21_FANMAX,
    AR_KELON_COOL_18_FAN1,
    AR_KELON_COOL_18_FAN2,
    AR_KELON_COOL_18_FAN3,
    AR_KELON_COOL_18_FANMAX,
    AR_KELON_COOL_19_FAN1
// I put more arrays inside here as I declare the arrays
}


void executeCommands(int data) {
    int i=0;
    int command=0;

    for(i=0; airConditionerCommands[i] != NULL; i++) {
        command = i + 67;
        if(command == data) {
            //This function will execute some instructions as it reads the array airConditionerCommands[i].
            sendIR(airConditionerCommands[i], 400, 38); 
            break;
        }
    }

}

如果声明的数组少于 110 个(并且显然放在 *airConditionerCommands[] 中)，该程序将完美运行。但是如果我声明更多数组，程序将不会被编译，因为微 Controller 中没有更多的 RAM。有没有解决的办法？我对 C 没有太多经验，但我认为有一种方法可以分配和释放数组正在使用的内存。

任何帮助都会很棒。谢谢

Answer 1

在微 Controller 上，不可变数据——即您永远不会尝试修改的数据——可以存储在程序闪存/ROM 而不是 RAM 中。您只需将数组及其数据元素声明为 const 或 static const。

换句话说，使用

// Declaring arrays (they actually need to be float)
// The three dots (...) means that there are several more numbers inside the arrays (actually there are 345 numbers inside each array).
const float AR_KELON_POWER_COOL_21_FANMAX[] = {1,348,174,21,66,21,66,...,3800};
const float AR_KELON_SWING_COOL_21_FANMAX[] = {1,347,173,21,65,21,65,...3800};
const float AR_KELON_COOL_18_FAN1[] = {1,348,174,21,65,21,65,21,21,...,3800}
const float AR_KELON_COOL_18_FAN2[] = {1,348,173,21,66,21,66,21,...,3800}
const float AR_KELON_COOL_18_FAN3[] = {1,348,173,21,66,21,66,21,20,...,3800}
const float AR_KELON_COOL_18_FANMAX[] = {1,348,173,21,66,21,66,21,...,3800}
const float AR_KELON_COOL_19_FAN1[] = {1,348,174,21,66,21,66,21,21,...,3800}
//Will be adding more arrays

如果命令序列本身是不可变的，那么你可以这样做

//array of pointers
const float *const airConditionerCommands[] = {
    AR_KELON_POWER_COOL_21_FANMAX,
    AR_KELON_SWING_COOL_21_FANMAX,
    AR_KELON_COOL_18_FAN1,
    AR_KELON_COOL_18_FAN2,
    AR_KELON_COOL_18_FAN3,
    AR_KELON_COOL_18_FANMAX,
    AR_KELON_COOL_19_FAN1,
    // I put more arrays inside here as I declare the arrays
    NULL
}

也是。如果检查正确，STM32F207VCT6 只有 256kB 闪存，因此您可能希望将指针数组保留在 RAM 中。如果这样做，请注意不仅其中的所有元素都是 const float 指针，而且 airConditionerCommands 变量本身也是 const。如果您省略其中一个 const，uVision 编译器会热衷于将数组保存在 RAM 中。

(如果您难以记住如何将变量指定为 const，请始终从右向左阅读它们:最右边指的是变量本身(除非它指的是数组，在这种情况下它指的是元素)；向左进行，用*分隔，const指的是指向的对象。所以，const void *a表示a可以改变，但是它指向的东西不能改变；void *const a表示a不能改变，但是它指向的东西指向可以改变，const void *const a 意味着 a 和它指向的东西都不能改变。)

---

如果我是你，我还会检查数组中总共有多少个唯一 浮点变量。如果小于 256，则 uint8_t 或 unsigned char 就足以作为命令数组类型；如果小于 65536，则 uint16_t 或 usigned short 会起作用。然后使用浮点查找数组:

const float lookupf[] = {

    0.0f,
#define FLOAT_0 0

    1.0f,
#define FLOAT_1 1

    21.0f,
#define FLOAT_21 2

    /* ... */

    348.0f,
#define FLOAT_348 72

    /* ... */

    3800.0f
#define FLOAT_3800 255
};

const unsigned char AR_KELON_POWER_COOL_21_FANMAX[] = {
    FLOAT_1,    /* 1.0f */
    FLOAT_348,  /* 348.0f */
    /* .. */
    FLOAT_3800, /* 3800.0f */
};

用 sendIR 修改自

void sendIR(const float *const cmds, ...)
{
    int i;
    for (i = 0; cmds[i] != 3800.0f; i++) {
        const float cmd = cmds[i];
        /* ... */
    }
}

到

void sendIR(const float *const cmds, ...)
{
    int i;
    for (i = 0; cmds[i] != FLOAT_3800; i++) {
        const float cmd = lookupf[cmds[i]];
        /* ... */
    }
}

你看，float 是一个 32 位类型，每个值需要四个字节。 uint8_t/unsigned char 是一种 8 位类型，只需要一个类型，最大可能的查找数组(256 个条目)额外占用 1024 字节的闪存。

即使使用 16 位类型的 const unsigned short 或 const uint16_t，您通常也可以节省一些内存，因为命令数组的内存使用减半。 (查找表仍然为每个唯一 float 额外使用四个字节，因此在某些情况下，总内存节省量可能非常小。)

由于您已经达到限制(超过 31000 个 float )，因此最大值。 256 条目查找数组可以将您的 RAM/闪存使用减少四分之一(当前的 25%)。但这实际上取决于您需要存储多少个唯一的浮点值。

我个人通过将每个命令序列放入一个单独的文本文件中，在一个特定的子目录中，只有数字，每行一个数字来做这样的查找映射。然后，我使用 awk 脚本将所有值收集到一个巨大的查找文件中。然后我使用另一个 awk 脚本生成声明数组的 C 头文件，包括查找数组；具有从文件名派生的数据数组名称。它节省了大量工作，并且易于设置。

有问题吗？