Я использую слишком много ОЗУ. Как это можно измерить?

Вы можете использовать предоставленные функции AVRGCC: использование стека мониторинга

Функция предназначена для проверки использования стека, но то, что она сообщает, является фактическим ОЗУ, которое никогда не использовалось (во время выполнения). Это делается путем «рисования» (заполнения) ОЗУ с известным значением (0xC5), а затем проверки области ОЗУ, подсчитывающей, сколько байтов имеет все то же начальное значение.
В отчете будет отображаться ОЗУ, которая не была использована (минимальная свободная ОЗУ), и поэтому вы можете вычислить максимальную ОЗУ, которая была использована (Total RAM - RAM).

Существуют две функции:

• StackPaint выполняется автоматически во время инициализации и «краска» ОЗУ со значением 0xC5 (при необходимости может быть изменено).

• StackCount можно вызвать в любой точке, чтобы подсчитать RAM, которая не была использована.

Вот пример использования. Не делает многого, но предназначен, чтобы показать, как использовать функции.

 // -----------------------------------------------------------------------------
extern uint8_t _end;
extern uint8_t __stack;

void StackPaint(void) __attribute__ ((naked)) __attribute__ ((section (".init1")));

void StackPaint(void)
{
#if 0
    uint8_t *p = &_end;

    while(p <= &__stack)
    {
        *p = 0xc5;
        p++;
    }
#else
    __asm volatile ("    ldi r30,lo8(_end)\n"
                    "    ldi r31,hi8(_end)\n"
                    "    ldi r24,lo8(0xc5)\n" /* STACK_CANARY = 0xc5 */
                    "    ldi r25,hi8(__stack)\n"
                    "    rjmp .cmp\n"
                    ".loop:\n"
                    "    st Z+,r24\n"
                    ".cmp:\n"
                    "    cpi r30,lo8(__stack)\n"
                    "    cpc r31,r25\n"
                    "    brlo .loop\n"
                    "    breq .loop"::);
#endif
} 


uint16_t StackCount(void)
{
    const uint8_t *p = &_end;
    uint16_t       c = 0;

    while(*p == 0xc5 && p <= &__stack)
    {
        p++;
        c++;
    }

    return c;
} 

// -----------------------------------------------------------------------------

void setup() {

Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
Serial.println(StackCount(), DEC);  // calls StackCount() to report the unused RAM
delay(1000);
}

Основные проблемы, которые могут возникнуть при использовании памяти во время выполнения, следующие:

• Отсутствует доступная память в куче для динамических распределений (malloc или new)
• при вызове функции
не осталось места в стек

Оба на самом деле такие же, как AVR SRAM (2K на Arduino) используется для обоих (помимо статических данных , размер которых никогда не изменяется во время выполнения программы).

Как правило, динамическое распределение памяти редко используется на MCU, только несколько библиотек обычно используют его (один из них - это класс String, который вы упомянули, что вы не используете, и это хорошая точка ).

Стек и кучу можно увидеть на рисунке ниже (любезно предоставлено Adafruit ):

Когда вы выясните, как найти сгенерированный файл .elf во временном каталоге, вы можете выполнить приведенную ниже команду, чтобы сбросить использование SRAM, где project.elf должен быть заменен сгенерированным .elf. Преимуществом этого вывода является возможность проверки того, как используется ваша SRAM. Должны ли все переменные быть глобальными, действительно ли они нужны?

avr-objdump -S -j .bss project.elf

project.elf:     file format elf32-avr


Disassembly of section .bss:

00800060 <__bss_start>:
        ...

00800070 <measurementReady>:
        ...

00800071 <cycles>:
        ...

00800073 <measurement>:
  800073:       00 00 00 00                                         ....

00800077 <measurementStart>:
  800077:       00 00 00 00                                         ....

0080007b <timerOverflows>:
  80007b:       00 00 00 00

Обратите внимание, что это не показывает использование стека или динамической памяти, как отметил Игнасио Васкес-Абрамс в комментариях ниже.

Кроме того, может быть проверен avr-objdump -S -j .data project.elf, но ни одна из моих программ не выводит ничего с этим, поэтому я не могу точно сказать, полезно ли это. Он должен перечислять 'инициализированный ( ненулевые) данные.

  

Я некоторое время подозревал, что добираюсь до конца доступной ОЗУ. Я не думаю, что я использую слишком много стека (хотя это возможно), что лучший способ определить, сколько оперативной памяти я фактически использую?

Лучше всего использовать комбинацию ручной оценки и с помощью оператора sizeof. Если все ваши объявления статичны, то это должно дать вам точную картину.

Если вы используете динамические распределения, вы можете столкнуться с проблемой, как только вы начнете освобождать память. Это происходит из-за фрагментации памяти в куче.

  

Пройдясь и пытаясь разобраться в этом, у меня возникают проблемы, когда я перехожу к перечислениям и структурам; сколько памяти они стоят?

Перечисление занимает столько же места, сколько int. Итак, если у вас есть набор из 10 элементов в объявлении enum, это будет 10*sizeof(int). Кроме того, каждая переменная, использующая перечисление, представляет собой просто int.

Для структур проще всего определить sizeof, чтобы узнать. Структуры занимают (минимальное) пространство, равное сумме его членов. Если компилятор выполняет выравнивание структуры, тогда это может быть больше, однако это маловероятно в случае avr-gcc.

Существует программа под названием Arduino Builder , которая обеспечивает аккуратную визуализацию количества вспышек, SRAM и EEPROM, которые использует ваша программа.

Конструктор Arduino является частью решения CodeBlocks Arduino IDE . Он может использоваться как автономная программа, так и через CodeBlocks Arduino IDE.

К сожалению, Arduino Builder немного старый , но он должен работать для большинства программ, и большинство Arduinos, например Uno.