TAIXIN/project/app/fpv_mem.c

/**
 * @file    fpv_mem.c
 * @brief   FPV 内存管理初始化模块
 * @details 本文件负责在系统启动时初始化用户空间的多个专用内存堆：
 *          - av_psram_heap: 从片外 PSRAM 中分配，专用于音视频大数据缓冲
 *          - av_heap: 从片内 SRAM 中分配，专用于音视频快速处理
 *          采用内存池（MPOOL_ALLOC）模式，在编译期确定各堆大小，
 *          运行时从系统堆中切分出专用区域，以减少内存碎片并提高分配效率。
 */

#include "sys_config.h"         // 包含系统配置宏定义，如 MPOOL_ALLOC、AV_PSRAM_HEAP 等
#include "basic_include.h"       // 包含基础类型定义（uint32 等）和基础宏
#include "osal/string.h"         // 包含操作系统抽象层字符串/打印接口（os_printf 等）
#include "lib/heap/av_psram_heap.h"  // 包含音视频 PSRAM 堆的初始化接口声明
#include "lib/heap/av_heap.h"        // 包含音视频 SRAM 堆的初始化接口声明

// 通用用户空间内存初始化
// 通用用户空间内存初始化入口函数

/**
 * @brief   用户空间内存堆初始化
 * @details 在系统启动阶段调用，依次完成以下工作：
 *          1. 若启用了 PSRAM 音视频堆（AV_PSRAM_HEAP），从片外 PSRAM 分配一大块连续内存，
 *             作为音视频专用的 psram 堆，支持大容量缓冲（如视频帧缓冲区）。
 *          2. 若启用了 SRAM 音视频堆（AV_HEAP），从片内 SRAM 分配一块内存，
 *             作为音视频专用的 sram 堆，利用 SRAM 的高速访问特性进行音视频编解码处理。
 *             为使 av_heap 尽量位于 SRAM 高地址区域（避免与系统堆碎片混合），
 *             先申请一大块占位空间，再释放该空间。
 * @param   无参数
 * @return  无返回值
 */
void user_heap_init()
{
    _os_printf("\r\n");   // 打印空行，作为内存初始化信息输出的起始分隔
    os_printf("--------------------------------------------------------------------\r\n");  // 打印分隔线，便于在串口日志中识别内存初始化区域

    /*
     * ==================== 第一部分：PSRAM 音视频堆初始化 ====================
     * 条件编译：仅当同时定义了以下三个宏时才编译此段代码：
     *   MPOOL_ALLOC  - 启用内存池分配模式
     *   AV_PSRAM_HEAP - 启用音视频 PSRAM 堆
     *   PSRAM_HEAP    - 系统支持 PSRAM 堆
     * PSRAM（Pseudo-SRAM）是片外扩展内存，容量大但速度比片内 SRAM 慢，
     * 适合存放视频帧数据等大块缓冲区。
     */
#if defined(MPOOL_ALLOC) && defined(AV_PSRAM_HEAP) && defined(PSRAM_HEAP)
    {
        // 设置堆的属性标志：
        //   SYSHEAP_FLAGS_MEM_ALIGN_32    - 所有分配的内存按 32 字节对齐，
        //                                   适配 DMA 传输和 SIMD 指令的对其要求
        //   SYSHEAP_FLAGS_MEM_LEAK_TRACE  - 启用内存泄漏追踪，
        //                                   在调试阶段记录每次分配/释放，便于排查泄漏
        uint32   flags         = SYSHEAP_FLAGS_MEM_ALIGN_32 | SYSHEAP_FLAGS_MEM_LEAK_TRACE;

        // 从 PSRAM 系统堆中分配一块大小为 CONFIG_PSRAM_AVHEAP_SIZE 的连续内存，
        // 用于后续初始化为音视频专用的 PSRAM 堆
        void    *av_psram_buf  = os_malloc_psram(CONFIG_PSRAM_AVHEAP_SIZE);

        // 保存分配到的 PSRAM 内存块大小，供后续初始化函数和日志打印使用
        uint32_t av_psram_size = CONFIG_PSRAM_AVHEAP_SIZE;

        // 打印 PSRAM 音视频堆的地址范围和大小信息，
        // 方便开发者在串口日志中确认内存分配是否正确
        os_printf("| CPU0 AV_PSRAM_HEAP   : %p ~ %p, Size:%-8d     |\r\n", av_psram_buf, av_psram_buf+av_psram_size, av_psram_size);
        
        // 检查 PSRAM 内存是否分配成功，只有成功时才进行堆初始化
        if (av_psram_buf)
        {
            // 使用分配到的 PSRAM 内存块和指定的标志位，初始化音视频 PSRAM 堆，
            // 初始化后可通过 av_psram_malloc() 等接口从此堆中分配内存
            av_psram_heap_init((void *) av_psram_buf, av_psram_size, flags);
        }
    }
#endif

    /*
     * ==================== 第二部分：SRAM 音视频堆初始化 ====================
     * 条件编译：仅当同时定义了以下两个宏时才编译此段代码：
     *   MPOOL_ALLOC - 启用内存池分配模式
     *   AV_HEAP     - 启用音视频 SRAM 堆
     * SRAM 是片内高速内存，容量小但访问速度快，
     * 适合存放音视频编解码过程中的临时数据结构和控制信息。
     *
     * 关键技巧：为了让 av_heap 尽量位于 SRAM 高地址区域，避免与系统运行时
     * 动态分配的碎片化内存混在一起，这里采用"占位-释放"策略：
     *   1. 先查询 SRAM 系统堆剩余总空间
     *   2. 如果剩余空间远大于所需 av_heap 大小，先申请一大块"占位"空间
     *   3. 然后再申请 av_heap 所需的空间（此时 av_heap 就被推到了高地址）
     *   4. 最后释放占位空间，归还给系统堆
     */
#if defined(MPOOL_ALLOC) && defined(AV_HEAP)
    {
        // 设置 SRAM 音视频堆的属性标志：
        //   SYSHEAP_FLAGS_MEM_ALIGN_32 - 32 字节对齐，满足 DMA 和缓存行对齐要求
        // 注意：此处未启用 SYSHEAP_FLAGS_MEM_LEAK_TRACE，因为 SRAM 堆用于高频
        //       临时分配，启用追踪会显著影响性能
        uint32 flags = SYSHEAP_FLAGS_MEM_ALIGN_32;

        // 占位空间的指针，初始为 NULL，稍后根据剩余空间情况决定是否分配
        void *rev_mem_head = NULL;

        // 获取配置中定义的音视频 SRAM 堆大小（字节数）
        uint32_t sram_size = CONFIG_AVHEAP_SIZE;

        //计算SRAM_HEAP剩余空间
        // 查询当前 SRAM 系统堆（sram_heap）中剩余可用的总字节数，
        // 用于判断是否有足够空间分配 av_heap 以及是否需要占位
        uint32_t total_mem_remain_size = sysheap_freesize(&sram_heap);

        // 如果剩余空间大于 av_heap 所需大小 + 1024 字节（预留安全余量），
        // 则先分配占位空间，将 av_heap 推向高地址区域
        if(total_mem_remain_size > sram_size + 1024)
        {
            //申请空间,尽量将av_sram空间放到最后
            // 计算占位空间大小 = 剩余总量 - av_heap所需 - 1024（安全余量），
            // 申请这块空间后，后续 av_heap 的分配就会被挤到 SRAM 的高地址端
            rev_mem_head = (void*)os_malloc(total_mem_remain_size - sram_size - 1024);
        }

        // 正式分配音视频 SRAM 堆所需的内存块，
        // 由于前面可能已有占位分配，此块内存将位于 SRAM 较高地址区域
        uint8_t *sram_buf = (uint8_t*)os_malloc(sram_size);
        
        // 打印 SRAM 音视频堆的地址范围和大小信息
        os_printf("| CPU0 AV_HEAP         : %p ~ %p, Size:%-8d     |\r\n", sram_buf, sram_buf+sram_size, sram_size);

        // 检查 SRAM 内存是否分配成功，只有成功时才进行堆初始化
        if(sram_buf)
        {
            // 使用分配到的 SRAM 内存块和指定的标志位，初始化音视频 SRAM 堆，
            // 初始化后可通过 av_malloc() 等接口从此堆中分配高速内存
            av_heap_init((void *) sram_buf, sram_size, flags);
        }

        // 如果之前分配了占位空间，现在释放它，归还给 SRAM 系统堆，
        // 这样系统堆仍可使用这块低地址空间，而 av_heap 已固定在高地址
        if(rev_mem_head)
        {
            os_free(rev_mem_head);
        }
        
    }
#endif

    os_printf("--------------------------------------------------------------------\r\n");  // 打印分隔线，标记内存初始化信息输出结束
}