¶ PSRAM 内存空间使用
¶ 概述
CSK6内置1MB SRAM，8MB PSRAM和 8MB Flash，其中部分 CSK6 型号支持外置Flash 。
由于 CSK6 是采用多核异构的架构，DSP 和 MCU都需要使用到 SRAM 的内存资源，那么就需要对内存空间进行合理分配，因此在CSK6系统中，我们给 DSP 预分配了 680K 的内存空间，给 MCU 预分配了 320K 的内存空间。在实际项目开发中，往往会遇到 SRAM 内存紧张的情况，此时就需要将一部分程序或者是内存的申请放到 PSRAM 上，以解决内存不足的问题。
本章节通过示例讲解 PSRAM 内存空间的使用方法，包括 PSRAM 静态内存申请、PSRAM 动态内存申请、PSRAM 内存使用情况等内容。
¶ CSK6 PSRAM 内存分配
从CSK6 的存储器分布图可以看到，PSRAM 的起始地址是 30000000~307f0000，总共8M 的空间，由于DSP 和 MCU都可能会使用到 PSRAM 的内存资源，所以 PSRAM 内存空间需要约定并通过起始地址来划分区域，下面我们来看CSK6 SDK 设备树 dts 文件中 PSRAM 内存空间的分配，以csk6011a_nano 板型为例：
&psram0 {
reg = <0x30000000 DT_SIZE_M(8)>;
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
/*psram for cp core slot: 6MB */
psram_cp: psram_cp@30000000 {
compatible = "listenai,csk6-psram-partition";
reg = <0x30000000 0x600000>;
status = "okay";
};
/*psram for ap core slot: 1MB */
psram_ap: psram_ap@30600000 {
compatible = "zephyr,memory-region",
"listenai,csk6-psram-partition";
reg = <0x30600000 0x100000>;
status = "okay";
zephyr,memory-region = "PSRAMAP";
};
/*psram for ap share with cp slot: 512KB */
psram_share: psram_share@30700000 {
compatible = "listenai,csk6-psram-partition";
reg = <0x30700000 0x80000>;
status = "okay";
};
};
¶ PSRAM 配置说明：
| 配置项 | 说明 | 偏移地址 | 大小长度 | 转换大小 |
|---|---|---|---|---|
| psram_cp | DSP 预分配内存 | 0x30000000 | 0x600000 | 6MB |
| psram_ap | MCU 预分配内存 | 0x30600000 | 0x100000 | 1M |
| psram_share | DSP 和 MCU 通讯的共享内存 | 0x30700000 | 0x80000 | 0.5M |
从配置中可以看到，系统给 DSP 分配了6M 的内存空间，给 MCU 预分配了1M的内存空间，给DSP 和 MCU 通讯的共享内存预分配了512K 内存空间，该配置是根据系统 DSP 核和 MCU 核实际使用需求来分配，在实际项目中往往需要调整，假设实际项目中 DSP 和MCU 实际的使用需求为 DSP 4M，MCU 3M，那么我们可以在应用项目的boards/csk6011a_nano.overlay 中将 PSRAM 的内存配置做如下调整：
/* 删除掉系统dts默认配置的参数 */
/delete-node/ &psram_ap;
/delete-node/ &psram_cp;
/delete-node/ &psram_share;
/* 重新配置psram的内存分配 */
&psram0 {
reg = <0x30000000 DT_SIZE_M(8)>;
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
/*psram for cp core slot: 6MB */
psram_cp: psram_cp@30000000 {
compatible = "listenai,csk6-psram-partition";
reg = <0x30000000 0x400000>;
status = "okay";
};
/*psram for ap core slot: 3MB */
psram_ap: psram_ap@30600000 {
compatible = "zephyr,memory-region",
"listenai,csk6-psram-partition";
reg = <0x30400000 0x700000>;
status = "okay";
zephyr,memory-region = "PSRAMAP";
};
/*psram for ap share with cp slot: 512KB */
psram_share: psram_share@30700000 {
compatible = "listenai,csk6-psram-partition";
reg = <0x30700000 0x80000>;
status = "okay";
};
};
此外，实际项目中需要再从 psram 中分配一些内存空间，给某个模块使用，可参考上述的配置项进行添加，注意地址不要有重叠。
¶ PSRAM 内存申请
¶ PSRAM 动态内存申请
CSK6 基础 SDK 封装了 psram 的使用接口，应用项目中需要使用 PSRAM 内存时，首先需要在应用项目的 prj.conf 文件中打开 psram 内存配置，并预分配一定大小内存池，用于动态内存和静态内存的申请，具体配置如下：
# psram 内存配置
CONFIG_CSK_HEAP=y
# 应用项目在 psram 上预申请的内存池大小（单位是Byte）
CONFIG_CSK_HEAP_MEM_POOL_SIZE=4096
¶ 动态内存申请：
char* ptr = NULL;
ptr = csk_malloc(MALLOC_SIZE);
¶ 动态内存重分配：
char* ptr_calloc = NULL;
ptr = csk_realloc(ptr,REALLOC_SIZE);
¶ 动态分配内存块，并配置为零：
char* ptr_calloc = NULL;
ptr_calloc = csk_calloc(CALLOC_NUM,CALLOC_NUM_SIZE);
¶ 内存释放:
csk_free(ptr);
¶ 动态内存查询接口：
csk_heap_info();
¶ 动态内存申请和查询示例：
#include <zephyr.h>
#include <csk_malloc.h>
#define MALLOC_SIZE (1000)
void main(void)
{
/* 动态内存申请 */
char* ptr = NULL;
char* ptr_calloc = NULL;
/* 动态内存申请 */
ptr = csk_malloc(MALLOC_SIZE);
printk("After malloc %d bytes ,heap info:\n",MALLOC_SIZE);
/* 动态内存使用情况查询 */
csk_heap_info();
/* 释放内存 */
csk_free(ptr);
printk("After free all ,heap info:\n");
csk_heap_info();
}
申请动态内存后的日志输出结果：
After malloc 1000 bytes ,heap info:
Heap at 0x30600000 contains 511 units in 9 buckets
bucket# min units total largest largest
threshold chunks (units) (bytes)
-----------------------------------------------------------
8 256 1 378 3020
3020 free bytes, 1004 allocated bytes, overhead = 68 bytes (1.7%)
在系统输出日志中仅需要关注关键信息即可：3020 free bytes, 1004 allocated bytes，overhead = 68 bytes (1.7%)。
释放内存后的日志输出结果：
After free all ,heap info:
Heap at 0x30600000 contains 511 units in 9 buckets
bucket# min units total largest largest
threshold chunks (units) (bytes)
-----------------------------------------------------------
8 256 1 504 4028
4028 free bytes, 0 allocated bytes, overhead = 64 bytes (1.6%)
CSK Heap test complete!
:::note
提示：
更多关于csk_realloc()、csk_calloc(）等接口的使用请运行malloc sample查看结果。
:::
¶ PSRAM 静态内存申请
¶ 静态内存申请方法：
/* 静态内存申请 */
__attribute__((section(".psram_section"))) static const char venus_system_tag[] = { ... };
¶ 静态内存申请示例：
在 psram 中定义一个数组：
__attribute__((section(".psram_section"))) static const char venus_system_tag[] = {
0x48, 0x72, 0x01, 0x00, 0xA4, 0x52, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x18, 0x01,
0x00, 0x00, 0x00, 0x56, 0x45, 0x4E, 0x55, 0x53, 0x5F, 0x52, 0x54, 0x4F, 0x53,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0A, 0x05, 0xD7, 0x2C};
通过使用__attribute__((section(".psram_section")))标注来实现在数组、变量等在 psram 上的静态内存申请。
¶ 应用项目内存使用情况查询
¶ 通过编译结果查看：
基于上文 psram 分配方式，假设在一个应用项目在csk6011a_nano.overlay文件中给 DSP 预分配 4M psram 内存空间，给 MCU 预分配 3M psram 内存空间，在prj.conf文件中打开psram的动态内存申请配置，并预分配 4096 （单位是Byte）的动态内存池。
通过编译可获取应用项目整体内存使用情况，在项目编译后输出如下信息：
Memory region Used Size Region Size %age Used
FLASH: 43668 B 16 MB 0.26%
SRAM: 8600 B 320 KB 2.62%
ITCM: 4612 B 16 KB 28.15%
DTCM: 0 GB 16 KB 0.00%
PSRAMAP: 83010 B 3 MB 2.64%
IDT_LIST: 0 GB 2 KB 0.00%
✔ 构建成功
参数说明：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| Memory region | 内存域 |
| Used Size | 已使用的内存 |
| Region Size | 预分配的内存 |
| age Used | 使用百分比 |
编译后可看到应用项目中图片资源在 psram 中占用了 88196B 内存空间，88196B 包含了为图片资源（静态内存资源）和 4096 B (CONFIG_CSK_HEAP_MEM_POOL_SIZE=4096)的动态内存池，整个应用项目对 psram 内存资源（3M）的使用率为 2.64%。
此外，在编译结果信息中还包含了应用项目对FLASH、SRAM、ITCM、DTCM等存储资源的使用情况，其中 SRAM 的内存使用同样包含了应用项目中在 SRAM 上申请的静态变量和应用项目在 SRAM 上预申请的动态内存池。更多关于 SRAM 的使用介绍将会在 [CSK6 SRAM 使用介绍]中详细描述。
¶ 通过SHELL 命令查看系统线程的内存使用情况
CSK6 支持通过 SHELL 命令行通过串口输入命令进行交互，在使用 SHELL 命令行调试之前需要在应用项目的prj.conf文件中打开 SHELL 的组件配置，具体如下：
# Shell 组件配置
CONFIG_SHELL=y
:::note
更多关于shell的使用请查阅shell 的使用章节。
:::
应用项目运行后即可在命令行窗口输入以下指令：
kernel threads
CSK6 日志输出结果：
kernel threads
Scheduler: 321 since last call
Threads:
0x80610 sysworkq
options: 0x0, priority: -1 timeout: 0
state: pending, entry: 0x18001a09
stack size 1024, unused 832, usage 192 / 1024 (18 %)
*0x80320 shell_uart
options: 0x0, priority: 14 timeout: 0
state: queued, entry: 0x1800327d
stack size 2048, unused 1048, usage 1000 / 2048 (48 %)
0x80418 idle
options: 0x1, priority: 15 timeout: 0
state: , entry: 0x1800cbe1
stack size 320, unused 272, usage 48 / 320 (15 %)
0x80510 main
options: 0x1, priority: 0 timeout: 66520
state: suspended, entry: 0x18006f31
stack size 4096, unused 3656, usage 440 / 4096 (10 %)
从日志输出结果可以看到csk6运行后内核线程的内存使用情况，以上日志中包含以下线程的内存信息：
- sysworkq 系统工作队列
- shell_uart shell的调试线程
- idle 线程
- main 主线程
在 main 主线程的信息中，我们可以得到以下信息：
- 预分配的动态内存池的总大小为：stack size 4096（单位是Byte）；主线程动态内存池的大小在哪里设置呢？它是由
proj.conf文件中的CONFIG_MAIN_STACK_SIZE=4096配置决定的，如果不配置，那么默认是2048（单位是Byte）。 - 未使用的内存大小：unused 3656；
- 已使用的内存大小和占比：usage 440 / 4096 (10 %)。
NOTE
该章节中提到的csk_malloc sample的获取方式：
通过
lisa zep create指令按以下目录选择完成sample获取：> sample → csk6→ subsys→ csk_malloc