メモリ使用量
概要
このセクションでは、TouchGFXアプリケーションのメモリ使用量について説明します。 一般的なTouchGFXアプリケーションは4タイプのメモリを使用しますが、これは使用するハードウェアによって異なります。
| メモリ･タイプ | 使用法 |
|---|---|
| 内部RAM | 内部RAMは、すべてのウィジェットの座標や色などの設定データに使用されます。 ここには現在のスクリーンのいくつかのオブジェクトが割り当てられます。 UIタスクの実行時スタックを含む、オペレーティング･システムのメモリも内部RAMにあります。 ファイルシステムやディスプレイ･ドライバなど、他のソフトウェア･コンポーネントのデータもすべて内部RAMに配置されます。 |
| 内部Flash | 内部Flashは、アプリケーション、TouchGFXライブラリ、使用されるその他のライブラリのプログラム･コード用に使用されます。 |
| 外部RAM | 外部RAMは、通常はフレームバッファ用に使用され、ビットマップ･キャッシュに使用されることもあります。 |
| 外部Flash | 外部Flashは、画像、フォント、テキストの保存に使用されます。 |
静的なメモリ割り当て
TouchGFXでは静的なメモリ割り当てのみを使用できます。 つまり、すべてのメモリは事前に割り当て済みであるということです。 TouchGFXによって実行時に割り当てられるメモリはありません。 このため、開始時にアプリケーションがメモリのサイズに適合していれば、メモリ不足に陥ることはありません。
スクリーンとウィジェット
TouchGFXのユーザ･インタフェースは、多数のC++クラスを開発することで作成されます。 クラスは、スクリーンの設計時にTouchGFX Designerによって作成されます。 TouchGFX Designerでスクリーンを設計するたびに、ユーザには多数のクラス（MVPアーキテクチャ）が自動的にもたらされます。 ディスプレイ上にスクリーンを表示すると、TouchGFXによってクラスのオブジェクトが内部RAMに自動的に割り当てられます。
スクリーンから別のスクリーンに変更すると、前のスクリーンに割り当てられていたオブジェクトは使用されなくなり、新しいスクリーンのオブジェクトのみが使用されます。 したがって、新しいオブジェクトは、前のオブジェクトが割り当てられていた内部RAMの場所に割り当てられます（前のオブジェクトが上書きされます）。 内部RAMは一度に1つのスクリーンのオブジェクトのみを保持します。
定義されたクラスに基づいて、C++コンパイラは最も大きいスクリーンのクラスのサイズを計算し、それらのクラス用にメモリを予約します。
つまり、内部RAMのメモリ使用量は、アプリケーション内のスクリーンの数によって決まるのではなく、最も大きいスクリーンのサイズによって決まります。
これらのオブジェクト用に確保されるメモリは、FrontendHeapと呼ばれます。
TouchGFX
アプリケーション･コード
アプリケーション･コードは通常は内部Flash内に配置されます。 アプリケーション･コードは、ユーザ記述のコード、TouchGFX Designerによって生成されるコード、TouchGFXライブラリやユーザが使用する他のライブラリからのコードで構成されます。
ユーザが多くのコードを記述し、アプリケーションに多くのスクリーンを追加すれば、当然ながらアプリケーション･コードの量も増大します。 ライブラリから取得されるコードの量は、機能を最初に使用する時点で増大します。 たとえば、最初にあるButtonをスクリーンに追加すると、TouchGFXライブラリのButtonコードがアプリケーションに含められ、コード量が増大します。 2回目にButtonを同じ（または別の）スクリーンに追加するときには、TouchGFXライブラリから追加のコードは取得されないので、アプリケーションのコード量は、ユーザが記述したコード分かTouchGFX Designerによって生成された分しか増大しません。
アセット
画像、テキスト、フォントなどのアセットは、c++ファイルに変換され、アプリケーションにリンクされます。 アセットのデータは、通常は外部Flashに配置されますが、内部Flashにも配置されることがあります。 これはリンカ･スクリプトで指定します。
画像を追加すると、画像のサイズに比例してアプリケーションのサイズが増大します。
テキストを追加すると、テキストの1文字につき2バイトずつアプリケーションが増大します。 同じ文字列を2回使用する場合、含められるのは1回だけです。
アプリケーションで使用される文字のみが、フォント･ファイルから取得されます。 つまり、アプリケーションで大文字のAからZのみを使用する場合、小文字のaからzのフォントはアプリケーションに含められません。 これらの小文字を使用するテキストを後で追加した場合、アプリケーションのフォント･データのサイズが増大します。
Flash内の文字のサイズは、選択されたフォント･サイズによって異なります。 フォント･サイズを増やすと、アプリケーションのサイズも増えます。
メモリ使用量のチェック
特定のアプリケーションのメモリ使用量は、リンカによって生成されるマップ･ファイルを調べるとわかります。
ここでは、IAR Embedded Workbenchによって生成されたマップ･ファイルを調べてみます。 他のコンパイラでも同じようなマップ･ファイルが生成されます。
最初に、TouchGFX Designerで、STM32F746Discovery評価キット用の空のプロジェクトを作成します。
BoxとButtonを含むSTM32F746プロジェクト
このプロジェクトをIARで開いた後、IARによって.MAPファイルが生成されたことをプロパティで確認します。
リンカ･マップ･ファイルを生成
IARでのコンパイル後、リンカ･マップ･ファイルSTM32F746G_DISCO.mapが、EWARM/STM32F746G_DISCO/Listフォルダ内にあることを確認できます。
IARのリンカ･マップ･ファイルには、わかりやすいサマリが含まれています。 MODULE SUMMARYを見てみましょう。
*******************************************************************************
*** MODULE SUMMARY
***
Module ro code ro data rw data
------ ------- ------- -------
command line/config:
------------------------------------------------------------------
Total:
C:\TouchGFXProjectsDocumentation\STM32F746MemoryUsage\EWARM\STM32F746G_DISCO\Obj: [1]
ApplicationFontProvider.o 20
BitmapDatabase.o 12 40
Blue_Buttons_Round_Edge_small.o 40'800
Blue_Buttons_Round_Edge_small_pressed.o 40'800
Font_verdana_10_4bpp_0.o 24
Font_verdana_20_4bpp_0.o 72
Font_verdana_40_4bpp_0.o 280
FrontendApplication.o 46 60
FrontendApplicationBase.o 706 816
GeneratedFont.o 84 84
Kerning_verdana_10_4bpp.o 4
Kerning_verdana_20_4bpp.o 4
Kerning_verdana_40_4bpp.o 4
Model.o 10
OSWrappers.o 156 1 9
STM32DMA.o 898 176
STM32TouchController.o 162 24 4
...
heap_4.o 444 32'792
...
touchgfx_core.a: [7]
AbstractButton.o 136
AbstractPartition.o 8
Application.o 2'218 290 28
Bitmap.o 1'064 604 36
Box.o 108 104
Button.o 276 308
ConstFont.o 62
Container.o 510 396
DMA.o 558 252
DisplayTransformation.o 192
Drawable.o 418
FontManager.o 12 4
Gestures.o 364 60
HAL.o 1'758 544 18
LCD24bpp.o 2'732 1'604 80
Screen.o 1'924 124
TouchCalibration.o 252 76
TypedText.o 14
------------------------------------------------------------------
Total: 12'728 4'286 256
Gaps 4 3
Linker created 36 2'560
----------------------------------------------------------------------
Grand Total: 38'676 88'973 42'731
このテーブルには3列の数値があります。 ro codeとro dataは読取り専用で、Flash内に配置されています。 rw dataは非定数の読み書き変数で、RAMに配置されています。
テーブル内の行は、7ブロックに分割されています。 最初のブロックはプロジェクト内のすべての.cppファイルです。 次の6ブロックは、プロジェクトで使用されるライブラリです（.aファイル）。 最後の1つがTouchGFXライブラリです。
上記からは、TouchGFXライブラリ（"touchgfx_core.a: [7]"セクション）によって12,728バイトのコード（および4,286バイトの定数データ）がアプリケーションに追加されていることがわかります。
内部RAM
内部RAMの合計使用量を見つけるには、Module Summaryテーブルの一番下のGrand Total行を確認します。 3つ目の列が内部RAMです。 つまり、このプロジェクトでは42,731バイトの内部RAMが使用されています。 TouchGFXライブラリの合計を見ると、TouchGFXライブラリ[7]によって使用されているのは256バイトであることがわかります。 32,792バイトがheap_4.oによって使用されています。 これはFREERTOS用のダイナミック･メモリ･ヒープです。 32 KBがデフォルト値ですが、このヒープ･サイズはSTM32CubeMXで設定可能です。 通常のTouchGFXプログラムでは、主にユーザ･インタフェース･タスク用のスタックを割り当てるために、このヒープから数Kbを使用します。
FrontendHeapを検索すると、スクリーン･オブジェクトのサイズを見つけることができます。
FrontendHeap::getInstance()::instance
0x2000'95d0 0x240 Data Gb TouchGFXConfiguration.o [1]
ユーザ･インタフェースに必要なオブジェクトが、0x240バイト= 576バイトを占めています。
内部Flash
Grand Total行から、このアプリケーションが38,676バイトのコードと88,973バイトのデータを使用していることがわかります。 このうち内部Flashは一部のみです。 少なくともButtonの2つの画像は外部Flashにあります。
内部Flashに収められるコードとデータの量を確認するため、最初にPLACEMENT SUMMARYをチェックしてみます（いくつかの詳細部分は削除してあります）。
*******************************************************************************
*** PLACEMENT SUMMARY
***
"A0": place at address 0x800'0000 { ro section .intvec };
"P1": place in [from 0x800'0000 to 0x80f'ffff] { ro };
"P2": place in [from 0x2000'0000 to 0x2004'ffff] { rw };
"P3": place in [from 0x9000'0000 to 0x90ff'ffff] {
section ExtFlashSection, section FontFlashSection,
section TextFlashSection };
内部Flashは、アドレス0x08000000から始まる部分です。 "A0"と"P1"という2つの領域に対応します。
マップ･ファイルを少し詳しく見てみると、これらの領域に何が配置されているのかわかります。
Section Kind Address Size Object
------- ---- ------- ---- ------
"A0": 0x1c8
.intvec ro code 0x800'0000 0x1c8 startup_stm32f746xx.o [1]
- 0x800'01c8 0x1c8
"P1": 0xb05d
.text ro code 0x800'01c8 0x9b8 main.o [1]
.text ro code 0x800'0b80 0x14 memset.o [5]
...
.text ro code 0x800'b17a 0x2 AbstractButton.o [7]
.rodata const 0x800'b17c 0x1 unwind_debug.o [6]
.rodata const 0x800'b17d 0x0 zero_init3.o [5]
.rodata const 0x800'b17d 0x0 lz77_init_single.o [5]
Initializer bytes const 0x800'b17d 0xa8 <for P2-1>
- 0x800'b225 0xb05d
ここには、0x1c8バイト= 456バイトが"A0"によって使用され、0xb05dバイト= 45,149バイトが"P1"によって使用されていることが示されています。 したがって、内部Flashの合計使用量は45,605バイトになります。
外部Flash
外部Flashは、"P3"領域（アドレス0x90000000から開始）です。 この領域のコンテンツは以下のとおりです。
"P3": 0x1'4076
ExtFlashSection const 0x9000'0000 0x9f60 Blue_Buttons_Round_Edge_small.o [1]
ExtFlashSection const 0x9000'9f60 0x9f60 Blue_Buttons_Round_Edge_small_pressed.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'3ec0 0x118 Font_verdana_40_4bpp_0.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'3fd8 0x48 Font_verdana_20_4bpp_0.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'4020 0x18 Font_verdana_10_4bpp_0.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'4038 0x10 Table_verdana_10_4bpp.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'4048 0x10 Table_verdana_20_4bpp.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'4058 0x10 Table_verdana_40_4bpp.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'4068 0x4 Kerning_verdana_10_4bpp.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'406c 0x4 Kerning_verdana_20_4bpp.o [1]
FontFlashSection const 0x9001'4070 0x4 Kerning_verdana_40_4bpp.o [1]
TextFlashSection const 0x9001'4074 0x2 Texts.o [1]
- 0x9001'4076 0x1'4076
外部Flashの合計使用量は、0x14076バイト= 82,038バイトであることがわかります。 この大部分は、Buttonの2つの画像によって使用されています（0x9f60バイトの2倍= 40,800バイト）。 残りのデータは3つのフォント用です。 この例には'?'という文字しか含まれていないので、さほど多くのスペースを使用していません。この例ではテキストを使用していないからです。
サマリ
外部RAMに配置されるのはフレームバッファのみです。 これらはアプリケーション内で変数として定義されていないので、リンカ･スクリプトで見つけることはできません。 解像度は、480x272ピクセル、24ビットです。 ここでは2つのフレームバッファがあるので、合計使用量は480 x 272 x 3 x 2 = 786,360バイトです。
| メモリ･タイプ | 使用法 |
|---|---|
| 内部RAM | 42,731バイト |
| TouchGFXスクリーンのオブジェクト | 576バイト |
| 内部Flash | 45,605バイト |
| TouchGFXフレームワーク | 12,728バイトのコード |
| 外部RAM | 786,360バイト |
| 外部Flash | 82,028バイト |
デモ1
別の例として、ここではTouchGFX Designerに含まれている、TouchGFXデモ1の数値を示します。 ここには5つのスクリーンと、100を超える画像が格納されています。
STM32F746デモ1
サマリ
| メモリ･タイプ | 使用法 |
|---|---|
| 内部RAM | 51,387バイト |
| TouchGFXスクリーンのオブジェクト | 10,772バイト |
| 内部Flash | 187,768バイト |
| TouchGFXフレームワークのコード | 85,174バイトのコード |
| 外部RAM | 786,360バイト |
| 外部Flash | 5,281,812バイト |