c++ - 外部 RAM 中的动态 vector 分配

Question

我目前正在使用 GCC 在 C++ 中的 STM32F7 cortex-m7 微 Controller 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 vector (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 vector 数组。我如何才能继续创建我的 vector 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 __attribute__(section) 声明静态数据

我读了很多关于 C++ 分配器、内存池的东西，但我不知道在 vector 代码中分配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内存的另一部分中，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

Answer 1

我遇到了同样的问题，并通过重新定义 operator new 得到了一个可行的解决方案.与使用自定义分配器相比，这样做的好处是 全部 动态分配将自动在 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:

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

为 operator new 编写自己的替换, operator delete .我创建了一个名为 new.cpp 的新文件添加了以下内容:(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); }

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

new 的新实现直接调用malloc() ，它将调用 _sbrk()当它需要堆中的一 block 内存时。
所以你必须定义_sbrk()跟踪堆指针，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;
}

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，我使用的是 std::function并且编译器提示它没有 __throw_bad_function_call() .您可能还会看到诸如 _init() 之类的错误。和 _fini()和 __errno .基本策略是为每一个创建自己的空函数 stub 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 stub 时，您需要正确匹配函数签名，因此也需要搜索 Internet。许多 stub 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(已过时，但需要) _init() 的信息和 _fini()功能: https://tldp.org/HOWTO/Program-Library-HOWTO/miscellaneous.html
这里有一些关于 __dso_handle 的信息: https://lists.debian.org/debian-gcc/2003/07/msg00057.html
__cxa_pure_virtual(): What is the purpose of __cxa_pure_virtual?
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 vector 的地址从 0xC0000000 开始。 !