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嵌入式開發：為什么要使用 MPU？

（2024年11月23日更新）

在您的嵌入式項目中使用MPU它可以為你節省很多挫折、時間和金錢。MPU嵌入式開發人員最大的單一優點是可以在開發早期捕捉錯誤，盡快發現錯誤可以顯著縮短開發時間，項目后期修復代碼錯誤可以減少文檔和測試代碼返工，另一方面，盡快修復錯誤將減少項目后期代碼中的錯誤數量，這將簡化識別和修復剩余錯誤的過程，因為多個錯誤的可能性較小，這是Ampleon代理保持更可預測的時間表，防止意外延遲。

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MPU如何實現這一點？最明顯的方法是保護所有與當前執行的代碼無關的數據。一個簡單的例子只能用兩個RTOS任務A和B來構建。任務A和B不應該相互交互，但有一個錯誤。任務A可能會意外地將任務B偶爾使用的數據寫入任務A的正確運行中。但當任務B嘗試使用損壞的數據時，任務B可能會發生意外故障。若無配置MPU為了防止任務A寫入任務B的數據，嵌入式開發人員可能需要很長時間才能找到這個錯誤。若錯誤很微妙，或者任務B很少使用這些數據，這個問題將特別難解決。然而，對于MPU，錯誤的寫入操作會立即導致異常，從而確定導致錯誤的代碼線。

在某些架構上，MPU它甚至可以幫助你檢測NULL取消可以設置指針取消引用MPU防止非特權代碼訪問0x0處的內存。

一組設計良好的應用程序MPU該區域可以明確保護重要的內存區域，以防止特定問題。通過將緩沖區放置在一個很好的例子中MPU防止緩沖區溢出。您還可以將任何非特權代碼無法訪問的區域放置您的任務堆棧。如果這樣做，每個任務都必須使用自己的任務MPU區域之一是明確授予自己參觀堆棧的權限。使用MPU迫使您真正考慮應用程序的結構，以便您在任務之間干凈地分離數據，從而產生更強大和可維護的代碼庫。

什么時候不用？MPU？

嵌入式開發人員不會在處理器上使用兩種主要情況MPU；一個簡單的項目和一個關鍵的性能項目。第一個很簡單；一個非常簡單的應用程序可能無法使用MPU受益于增加的復雜性。不需要設置閃存，RAM外圍設備MPU您的閃爍演示可以在區域內完成。

如果您需要處理器的每一滴性能，請使用它MPU費用可能會讓你大吃一驚。使用MPU的FreeRTOS由于每個任務都有多個任務，端口中的任務上下文切換例程較長MPU區域需要編程。上下文切換新任務時，RTOS每一項任務都必須完成MPU編程區域并履行其通常的職責，如堆疊使用的寄存器。此外，內核代碼和數據受到影響MPU因此，所有內核函數的調用都必須受到包裝函數的保護。該包裝函數只能在調用內核函數之前提高處理器的特權水平，然后恢復特權并返回。這不僅會增加運行代碼所需的時間，還會增加任務所需的堆棧大小。任務的控制塊也必須在其中MPU存儲信息并存儲在一些安全關鍵區域RTOS（如SAFERTOS）還將存儲此數據的鏡像。

還要警惕使用MPU這可能很困難，有時甚至令人沮喪。嵌入式開發人員需要更多的時間來設計應用程序，因為每個任務都必須考慮MPU區域。這些區域的錯誤，如不正確的區域長度、權限或不正確鏈接應用程序的數據，可能會導致調試混亂。