PSRAM 使用指南

概述

PSRAM（Pseudo Static RAM，伪静态随机存取存储器）是一种兼具 SRAM 接口简单性与 DRAM 容量优势的存储器类型。通过内部 DRAM 技术 + 自动刷新控制，PSRAM 向主控提供与 SRAM 接口兼容的易用体验，且具备更高容量性价比，适用于图像/音频/缓存等大容量应用场景。

PSRAM 适用场景

PSRAM 特别适合以下应用场景：

图像缓存（摄像头帧缓存、图像预处理）
音频数据处理（语音识别、语音缓存）
联网应用缓存（TCP/IP 缓冲区、OTA 数据）
堆内存扩展（task 创建、运行时内存分配）

我们的 PSRAM 支持情况（BK7258）

BK7258 芯片内置合封 PSRAM（封装在芯片内部）
自动识别型号与容量：支持 4MB / 8MB / 16MB 三种型号，驱动在启动时会根据 PSRAM ID 自动检测并配置初始化参数，编译时使用的大小需要在ram_regions.csv中配置。
初始化完成后，系统自动映射有效地址空间，供开发者使用
注意：尽管驱动能自动识别容量，但用户访问地址仍需确保不超出有效大小

PSRAM 使用方法

作为 Heap 使用

在配置 AP_PSRAM_HEAP 和 CP_PSRAM_HEAP 即可配置各自APP的PSRAM_HEAP空间，并需要开启宏配置 CONFIG_PSRAM_AS_SYS_MEMORY 。
动态内存接口：

void *psram_malloc(size_t size);
void  psram_free(void *p);

低功耗场景：未释放 Heap 内存会影响进入低功耗，可用 bk_psram_heap_get_used_state() 查询当前状态。
PSRAM 上的 Task 创建接口：

bk_err_t rtos_create_psram_thread(beken_thread_t *thread, uint8_t priority, const char *name, beken_thread_function_t function, uint32_t stack_size, beken_thread_arg_t arg);
bk_err_t rtos_delete_thread(beken_thread_t *thread);

作为多媒体静态内存使用

多媒体模块（AP）独占部分 PSRAM 空间
使用专用接口申请/释放：

void *bk_psram_frame_buffer_malloc(psram_heap_type_t type, uint32_t size);
void  bk_psram_frame_buffer_free(void* mem_ptr);

PSRAM 使用说明

PSRAM 可被 AP 与 CP共同访问，但访问时需要避免资源冲突，确保互斥管理
支持使用 psram_malloc() / psram_free() 接口动态分配内存，用于多媒体缓存、任务创建等
一部分 PSRAM 空间可用于扩展堆内存，提升系统动态内存灵活性

PSRAM的类型

BK7258支持三种类型的PSRAM，具体配置如下：

name

size(Mbyte)

W955D8MKY_5J

4

APS6408L_O

8

APS128XXO_OB9

16

PSRAM的划分

PSRAM主要分为两部分，一部分是多媒体当作数据内存进行使用，另一部分当作不同CPU的heap空间进行使用，需要参考下面的宏定义去使能配置：

marco

value

implication

CONFIG_PSRAM

Y

使能PSRAM模块

CONFIG_PSRAM_AS_SYS_MEMORY

Y

使能PSRAM作为Heap

CONFIG_USE_PSRAM_HEAP_AT_SRAM_OOM

Y

使能sram申请不到内存，从psram申请

功能开关CONFIG_PSRAM_AS_SYS_MEMORY依赖CONFIG_PSRAM和CONFIG_FREERTOS_V10

备注

注意：系统默认从PSRAM的起始地址(0x60000000)开始的头部区域给多媒体使用。某个核上是否需要将psram作为heap，是由 CONFIG_PSRAM_AS_SYS_MEMORY 控制。 ram_regions.csv仅作为划分资源分区，是否使用特定的分区由相应的宏进行控制，但AP侧未开启 CONFIG_PSRAM_AS_SYS_MEMORY 则此分区未被使用。

PSRAM在多媒体上的划分

PSRAM在多媒体上使用，根据功能被划分为四个模块，参考结构体：psram_heap_type_t，位置：ap/include/driver/media_types.h.

各个模块使用的内存是由结构体：psram_mem_slab_mapping ，定义的，参考路径：ap/components/media_utils/src/frame_buffer_mapping.h。各个模块分配的内存大小在ram_regions.csv中配置，默认配置如下所示：

marco

value(byte)

implication

CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_USER_SIZE

102400

user defined mem block

CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_AUDIO_SIZE

102400

audio module mem block

CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_ENCODE_SIZE

1433600

encode image mem block

CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_DISPLAY_SIZE

5701632

undecode image mem block

备注

注意：上面宏定义的值是默认定义的，使用时可以根据自身需求，动态调整，直接在对应project中ram_regions.csv中进行修改即可。

各个模块内存调整

根据上节所述，psram被划分为四个模块，不同的模块存储的数据类型不同，可在ram_regions.csv中配置地址空间，具体如下：

UASER：分配给用户使用，编译时生成 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_UASER_SIZE 和 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_UASER_SIZE；

AUDIO：分配给audio使用，存储的是音频数据，编译时生成 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_AUDIO_SIZE 和 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_AUDIO_SIZE；

ENCODE：分配给编码使用，存储的是完整的JPEG图像或者H264图像，编译时生成 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_ENCODE_SIZE 和 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_ENCODE_SIZE；

DISPLAY：分配给显示使用，存储的是显示的数据类型，如YUV、RGB565、RGB888等，编译时生成 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_DISPLAY_SIZE 和 CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_DISPLAY_SIZE；

根据上面不同的模块功能，以及大小，存储的数据量也不一样，比如ENCODE模块可以存储不止一帧的JPEG图像或H264图像，系统还定义了一帧图像的大小的宏，参考文件：./bk_idk/middleware/driver/camera/Kconfig:

marco

value(byte)

implication

range

CONFIG_JPEG_FRAME_SIZE

153600

a jpeg frame max size

[0, 204800]

CONFIG_H264_FRAME_SIZE

65536

a h264 frame max size

[0, 204800]

上面的大小需要根据自身需求需要调整，比如需要存储1280X720的JPEG图像，150K的空间可能不够，需要改成200K(204800)，甚至更大，根据实际使用情况调整。同样针对H264数据，有时候需要调整H264的压缩率，以达到更清楚的画质，默认的64K可能不够，需要继续调大，所以也需要根据实际情况做调整。

根据上面的定义的大小，不同块存储的个数可以计算出来，假设DISPLAY模块使用的RGB565，且分辨率为：800X480，那么一帧图像的大小为：800*480*2=768000，可存储的个数为：CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_DISPLAY_SIZE/768000=7，表示最大存7帧800X480的RGB565图像；

假设ENCODE模块都用来存储JPEG图像，最多存储数量：CONFIG_PSRAM_MEM_SLAB_ENCODE_SIZE/CONFIG_JPEG_FRAME_SIZE=9；但实际情况会同时存储JPEG和H264数据，代码中定义了各个图像模块最大的存储个数，参考： ap/components/multimedia/include/frame_buffer.h。

#define FRAME_LIST_NODE_MAX         6
#define COMM_FRAME_LIST_MAX_NODE    (FRAME_LIST_NODE_MAX - 2)
#if (!CONFIG_MEDIA_PSRAM_SIZE_4M)
#define H26X_FRAME_LIST_MAX_NODE    FRAME_LIST_NODE_MAX
#else
#define H26X_FRAME_LIST_MAX_NODE    (FRAME_LIST_NODE_MAX - 2)
#endif
#define YUV_FRAME_LIST_MAX_NODE     (FRAME_LIST_NODE_MAX - 3)

      上面的数量可以调整，只要保证总的数据量不超过各自模块的size即可。

多媒体上PSRAM使用

因为多媒体的功能都在AP上使用，所以针对PSRAM的使用，只能在AP上直接调用，系统AP启动后会自动给多媒体整个PSRAM进行初始化，用户不需要去自己调用实现。当AP掉电时，多媒体不再使用PSRAM，不需要额外调用注销的接口去释放相应的内存。
内存初始化接口:
bk_psram_frame_buffer_init
内存申请和释放接口:
void *bk_psram_frame_buffer_malloc(psram_heap_type_t type, uint32_t size);
void bk_psram_frame_buffer_free(void* mem_ptr);

备注

客户使用时，建议使用系统的接口去申请和释放psram内存(psram_mallocpsram_free)，不建议使用上面多媒体模块自定义的申请和释放psram内存接口

应用层配置psram过cache

如果上层应用想要配置psram过cache来的提升速度，可以参考下述方法。下面是默认的psram配置：

{ ARM_MPU_RBAR(0x60000000UL, ARM_MPU_SH_NON, 0, 1, 0),
ARM_MPU_RLAR(0x63FFFFE0UL, 1) },

假如现在上层需要将部分psram配置为cacheable，需要将代码修改为以下,这部分代码位于mpu_cfg.c中：

{ ARM_MPU_RBAR(0x60000000UL, ARM_MPU_SH_INNER, 0, 1, 0),
ARM_MPU_RLAR(0x62FFFFE0UL, 1) }, //noncacheable

{ ARM_MPU_RBAR(0x62FFFFE0UL, ARM_MPU_SH_NON, 0, 1, 0),
ARM_MPU_RLAR(0x63FFFFE0UL, 0) }, //cacheable

备注

1.不要将所有psram都配置为cacheable,而应该分段配置。因为被系统部分使用的psram默认是不开启cache的。

2.客户上层配置的cacheable的pasrm部分，需要由上层保证数据的一致性。

PSRAM使用注意事项与动态行为

PSRAM与低功耗管理的关系

Heap 初始化 / 多媒体静态使用时投票上电
资源释放后投票下电，系统自动管理，无需手动干预

PSRAM空间划分规则

默认 PSRAM_DATA_ADDR(0x60000000) 到 DISPLAY分区结束为多媒体静态区
避免各个分区重叠

不同容量对工程配置影响

不同工程场景需合理配置 PSRAM 空间
若配置超出硬件容量，编译阶段自动报错提示

Dump 行为说明

系统默认 Dump Heap 区内容
多媒体静态区需手动接口查看，不自动 Dump