Arduino Memoire Optimiser SRAM

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Introduction

Cette partie du tutoriel s'attarde sur l'optimisation de la mémoire SRAM.

SRAM est l'une des denrées les plus précieuses sur Arduino. Le manque de mémoire SRAM est probablement le problème de mémoire le plus répandu sur Arduino mais aussi le plus difficile à diagnostiquer.

Si votre programme plante de façon inexplicable, il y a des chances pour que vous soyez face à un crash de la stack (la pile) dut à un manque de mémoire SRAM.

Il y a pas mal de choses qui peuvent être réalisée pour réduire la consommation de SRAM.

Nous en avons repris quelques lignes directrices ci-dessous pour vous aider à démarrer.

Eliminer les variables inutilisées

Si vous ne savez pas si telle ou telle variable est utilisée, mettez la en commentaire.

Si votre sketch/croquis compile encore alors cela signifie qu'elle est inutile et que vous pouvez l'éliminer!

F() ces Strings!

(Stocker les char* dans le PROGMEM de l'architecture Harvard).
PROGMEM signifie "Mémoire Programme", la mémoire Flash allouée au stockage du programme

Le type String permet de stocker une chaine de caractère.

Les chaines de caractères littérales (literal strings) sont des délinquants récidivistes emportant votre précieuse mémoire SRAM. Plus sérieusement ces chaînes de caractères sont de gigantesques consommateurs de SRAM.

Pour commencer, ces chaines de caractères utilise de la place dans la mémoire Flash (l'image du programme) et elle sont ensuite copiée en SRAM lors de l'initialisation des variables statiques. Quel horrible gaspillage de mémooire SRAM étant donné que nous n'allons jamais écrire dedans.

Paul Stoffregen de PJRC et Teensyduino have développé la macro F() qui offre une solution super-simple a ce problème. La macro F() indique au compilateur de garder la chaine de caractère dans la PROGMEM (la mémoire flash qui stocke le programme). Tout ce que vous avez à faire, c'est d'enfermer la chaine littérale dans la macro F().

Par exemple, vous pouvez remplacer le code suivant :

Serial.println("Sram sram sram sram. Lovely sram! Wonderful sram! Sram sra-a-a-a-a-am sram sra-a-a-a-a-am sram. Lovely sram! Lovely sram! Lovely sram! Lovely sram! Lovely sram! Sram sram sram sram!");

avec celui ci:

Serial.println(F("Sram sram sram sram. Lovely sram! Wonderful sram! Sram sra-a-a-a-a-am sram sra-a-a-a-a-am sram. Lovely sram! Lovely sram! Lovely sram! Lovely sram! Lovely sram! Sram sram sram sram!"));

Et vous allez économiser 180 bytes/octets de notre merveilleuse SRAM!

Réservez l'espace des chaines de caractères

Dans la libraire srting Arduino dévolue aux chaines de caractères, il existe la fonction fonction reserve() qui permet de réserver un espace mémoire (buffer en anglais) pour une string.

L'idée en de prévenir la fragmentation de la heap (le tas) en utilisant reserve(num) pour pré-allouer la mémoire d'un chaine de caractère destinée à grandir.

Avec la mémoire déjà allouée, String n'a pas besoin d'appeler realloc() lorsque la longueur de la chaine de caractère augmente.

Dans la plupart des cas d'utilisation, beaucoup de petits objets String sont temporairement utilisés pendant que vous effectuez ce type d'opération (agrandissement de la string). Cela force l'allocation d'une nouvelle chaine de caractères sur la Heap (le tas) laissant ainsi un grand trou à la position ou se trouvait l'ancienne string. C'est ainsi que l'on obtient une mémoire.

Habituellement, tout ce que vous avez besoin de faire, c'est un reserve() sur les objets String ayant une longue durée de vie et dont vous savez pertinent que le longueur va augmenter au fur et à mesure que votre programme effectue ses traitements.

Vous pouvez obtenir de meilleurs résultats avec les 'C strings' mais si vous suivez ces recommandations sur les objets String, vous obtiendrez presque la même efficacité en les utilisant bien plus facilement.

Placer vos données constantes en PROGMEM

Les données déclarées comme PROGMEM ne sont pas copiées en SRAM au démarrage du sketch/croquis.

Il est un peu moins facile de travailler avec ces donnée mais cela économise une quantité significative de mémoire SRAM. Vous trouverez les références de PROGMEM sur le site d'Arduino.CC (Anglais, Arduino.CC). Finalement, vous trouverez des informations détaillée dans ce tutoriel traitant de ce sujet (Anglais, AVRFreaks.Net).

Réduire la taille des Buffers

Allocation des tableaux et mémoires tampons

Si vous allouez des tableau (Array) et des mémoires tampons (buffers), assurez vous de ne pas les faire plus grand que vraiment nécessaire.

Mémoire tampons dans les librairies

Vous devez également savoir que certaines librairies allouent des mémoires tampons (buffer) pour leur bon fonctionnement. Ces derniers peuvent aussi être des candidats pour les cure d'amaigrissement.

Mémoire tampon systèmes

Une autre mémoire tampon (buffer) caché très profondément dans le système est le buffer de 64 bytes/octets de réception pour la connexion série.

Si votre croquis/sketch ne recoit pas beaucoup de données à haute vitesse, vous pouvez probablement diviser la taille de ce buffer par 2 (ou peut-être même plus).

La taille du buffer série est définie dans HardwareSerial.cpp. Ce fichier peut être trouvé dans votre répertoire d'installation Arduino.:

....\Arduino-1.x.x\hardware\arduino\cores\arduino\HardwareSerial.cpp

Cherchez après la ligne:

#define SERIAL_BUFFER_SIZE 64

et changez la valeur 64 vers 32 (ou moins).

Réduire les variables surdimensionnées

N'utilisez pas un "float" lorsqu'un "int" suffirait. N'utilisez pas un "int" si un "byte" convient.

Essayez d'utiliser le plus petit type de donnée capable de contenir l'information.

Types de données	Taille en octets/Bytes	Peut contenir:
boolean	1	true (1, pour vrai) ou false (0, pour faux)
char	1	Un caractères ASCII ou une valeur signée entre -128 et 127
unsigned char, byte, uint8_t	1	Un caractères ASCII ou une valeur non signée entre 0 et 255
int, short	2	Une valeur signée entre -32.768 et 32767. Int est le diminutif de Ingeter signifiant "Entier".
unsigned int, word, uint16_t	2	Une valeur non signée entre 0 et 65535.
long	4	Une valeur signée entre -2.147.483.648 et 2.147.483.647
unsigned long, uint32_t	4	Valeur non signée entre 0 et 4.294.967.295
float, double	4	Une valeur en virgule flottante (floating point value en anglais) dont la valeur est comprise entre -3,4028235E-38 et 3,4028235E+38. Note: Sur cette plateforme, le double est identique au float).

Pensez globalement. Allouez localement

Revenon sur notre diagramme d'utilisation (et d'abus) de la SRAM:

Crédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com Traduction par MCHobby.be

Variables Globales et Statiques

Les variables globales et statiques sont les premières variables à être chargées en SRAM. Elle repousse le début de la heap (le tas) vers la stack (la pile) et occuperont cet espace pour l'éternité.

Allocations dynamiques

L'allocation dynamique des données et objets fait grandit la heap (tas) en direction de la stack (tas).

Au contraire des variables globales et statiques, ces variables peuvent être désallouée (de-allocated) pour libérer de l'espace mémoire. Mais cela n'implique pas forcement une diminution/réduction de la taille de la heap (tas)!. S'il y a d'autre données dynamiques au dessus de la désallocation, le dessus de la heap (tas) ne bouge pas. Lorsque la heap (tas) est plein de trou comme un fromage suisse on dit que la "heap est fragmenté".

Variables Locales

Chaque appel de fonction crée un "stack frame" qui contient des informations importantes (critiques) lors du retour d'appel de fonction. Ce "stack frame" est empilé sur la stack (la pile) avant l'appel de fonction ce qui fait grossir la stack qui se rapproche de la heap (le tas).

Chaque "stack frame" contient:

Tous les paramètres passés à la fonction
toutes les variables locales déclarées dans la fonction

Ces données sont utilisables à l'intérieur de la fonction, mais l'espace est récupéré à 100% à la sortie de la fonction!

Les bons trucs!

Evitez les allocation dynamiques sur la heap - Elle peuvent rapidement fragmenter l'espace disponible pour la heap (tas).
Préférez les allocations locale aux allocations globales - les variables sur la stack pile n'existent que durant leur utilisation. SI vous avez des variables qui ne sont utilisées que dans une petite section de votre code ALORS considérez l'utilisation d'une fonction avec cette variable déclarée dans la fonction.

Source: Memories of an Arduino. Crédit AdaFruit Industries.

Créé par Bill Earl pour AdaFruit Industries.

Traduit par Meurisse D. pour MCHobby.be

Traduit avec l'autorisation d'AdaFruit Industries - Translated with the permission from Adafruit Industries - www.adafruit.com

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