Размещение кучи FreeRTOS в разделе CCMRAM для STM32

При разработке одного девайса на базе STM32F407 столкнулся с проблемой нехватки оперативной памяти. Назначение самого девайса не принципиально, но важно, что изначальный код писался для десктопной системы и его нужно было просто портировать на микроконтроллер под управлением FreeRTOS. А так как исходный код был написан на С++ и вопрос об экономии ОЗУ даже не стоял, то и вылезла соответствующая проблема.

Заниматься оптимизацией кода, одновременно добавляя себе проблем с поиском новых ошибок, очень не хотелось. Поэтому своевременно вспомнилось, что данная версия микроконтроллера имеет на борту дополнительный сегмент ОЗУ размером 64К (CCM SRAM), который сейчас никак не был задействован. Эврика — вот оно, решение!

Но к сожалению, все оказалось не так просто.

Результаты поиска готового решения

В официальной документации на CCMRAM приводятся примеры для размещения в ней исполняемого кода, стека или отдельных переменных.

Поиск по форумам выдал несколько ссылок на разные способы использования CCMRAM, но к сожалению, все они являлись разными вариациями тех способов, которые были описаны в официальной документации. И все они требовали перелопачивать исходный код для добавления атрибутов при объявлении каждой функции или переменной.

Для GCC, в моем случае, примерно вот так:

__attribute__((section(".ccmram")));

В добавок, некоторые переменные имеют значение по умолчанию, что требует модифицировать загрузчик таким образом, что бы при старте прошивки такие переменные копировались в отдельную область для инициализированных или обнуленных переменных.

Ну и финальной сложностью были ограничения самой CCMRAM. Она висит на отдельной шине к которой у DMA нет доступа, а прямой доступ к памяти планировалось использовать очень активно.

Другими словами, решая одну проблему, можно было нечаянно добавить ворох других, и зарыться в отладку для поиска привнесенных багов.

К счастью, удалось найти простое решение со стороны FreeRTOS.

Размер кучи был меньше размера сегмента CCM RAM и решение напрашивалось само-собой — переместить кучу в данный раздел.

И это удалось сделать минимальными правками кода.

1. В ld файле (в моем случае STM32F407VGTX_FLASH.ld) добавляется новая секция:

   .ccmram :
    {
      . = ALIGN(8);
      . = . + _Min_Heap_Size;
      . = ALIGN(8);
    } >CCMRAM

2. В секции « ._user_heap_stack » комментируется или удаляется строка

   /*    . = . + _Min_Heap_Size; */

   Строки с _Min_Heap_Size требуются для выдачи предупреждений линковщиком в случае недостатка размера ОЗУ.

3. В теле программы добавляется единственная переменная

   uint8_t ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ] __attribute__((section(".ccmram")));

4. А при сборке проекта добавляется препроцессорное определение

   configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP=1

В результате — куча FreeRTOS в CCM SRAM с минимальным количеством правок в исходном коде!