如何扩展 ESP32 堆大小？

Question

我正在编写有关在 TFT 屏幕上从 SDCard 播放 gif 的代码，因此我创建了一个数组来放置 gif 文件。 （使用 Nodemcu-32s 4MB）

#include<TFT_eSPI.h>
#include<SPI.h>
#include<AnimatedGIF.h>

TFT_eSPI tft;
AnimatedGIF gif;
uint8_t *gifArray;
int gifArrayLen;

void setup(){
  tft.init();
  tft.setRotation(2);
  tft.fillScreen(TFT_BLACK);

  File fgif=SD.open("/test.gif",FILE_READ);
  gifArrayLen=fgif.size();
  gifArray=(uint8_t *)malloc(gifArrayLen);
  for(int i=0;i<gifArrayLen;i++) gifArray[i]=fgif.read();
  fgif.close();
}

void loop(){
  tft.startWrite();
  gif.open(gifArray,gifArrayLen*sizeof(uint8_t),GIFDraw);
  while(gif.playFrame(true,NULL)) yield();
  gif.close();
  tft.endWrite();
}

但是如果 gif size > 131KB，就会触发这样的致命错误。

Guru Meditation Error: Core 1 panic'ed (StoreProhibited). Exception was unhandled.

在 malloc 数组之后，当我在其上设置一个值时，它触发了。

我发现一些论坛说这是因为它超过了 FreeRTOS 堆大小。

我可以扩展堆大小或使用其他存储方法来替换它吗？

Answer 1

NodeMCU 中的“4MB”指的是 flash 的大小， ESP32上的 RAM 大小固定为 512KB，其中大约 200KB 用于 IRAM 缓存/代码部分，剩下大约 320KB 给程序 memory，其中一半用于动态分配。

来自文档堆 Memory - 可用堆：

由于技术限制，最大静态分配的 DRAM 使用量为 160KB。 剩余的 160KB（总共 320KB 的 DRAM）只能在运行时分配为堆。

有一种方法可以通过 SPI 连接更多 RAM，但速度会很慢。 您可能想要研究具有更多 RAM 的更大 SoC。

Answer 2

堆是 memory 的池，可供您的程序分配存储空间。

您使用的是 ESP32，这是一个具有少量 RAM（大约 400KB）的小型 CPU。

您不能扩展 ESP32 上的堆。 与具有虚拟 memory 的 Linux 不同，它没有任何可扩展的内容。

但是，您可以以外部 PSRAM 的形式添加额外的存储 - 通过 SPI 访问的额外 RAM。 PSRAM 将比内部 RAM 慢，并且对其使用有一些限制（例如，调用堆栈不能存在于 PSRAM 中，某些 DMA 缓冲区不能位于那里）。

ESP32 的制造商 Espressif 已经记录了如何将 PSRAM 与 ESP32 一起使用。

您通常（可能专门）会发现 ESP32 板上内置了 PSRAM，因此如果您使用的 ESP32 模块还没有，您将需要一个新的 ESP32 模块。

正如其他人指出的那样，您可以通过过度分配和释放 memory 来人为地导致堆中可用的 memory 减少，从而使堆碎片化，以便没有大块仍然可用。 这称为堆碎片，已在 Stack Overflow 和其他 web 站点上进行了大量讨论。

Answer 3

您可以使用 IRAM 为堆添加更多空间。 通常，DRAM 来自 SRAM1 (128 KB) 和 SRAM2 (200 KB)，总共 328 KB。 但由于 ROM 在 RAM 中使用 8 KB 用于其 function，因此总可用 DRAM 只有 320 KB。 IRAM（来自 SRAM0）通常用于代码而不是数据。 但由于并非所有空间都用于代码，因此剩余字节可用于数据。 如果您使用 arduino 框架，通常会有大约 72 KB 可用作堆。 但是访问必须是32位对齐的，比如int数组或者指针。 有关详细信息，请参阅此链接。

1. https://demo-dijiudu.readthedocs.io/en/stable/api-reference/system/mem_alloc.html
2. https://kenny-peng.com/2021/08/23/esp32_iram.html