CPU|嵌入式开发：为什么要使用 MPU？ CPU

在你的嵌入式项目中使用MPU 可以为你节省大量的挫折、时间和金钱。 MPU对嵌入式开发人员的最大单一好处是它能够在开发早期捕获错误，尽早发现错误可显着缩短开发时间，在项目后期修复代码中的错误可以减少文档和测试代码所需的返工，另一方面，尽早修复错误将减少项目后期代码中存在的错误数量，这将简化识别和修复剩余错误的过程，因为同时出现多个错误的可能性较小，这有助于你保持更可预测的时间表并防止意外延迟。
MPU如何实现这一点？最明显的方法是保护所有与当前正在执行的代码无关的数据。一个简单的例子可以只用两个RTOS 任务A 和B 来构建。任务A 和B 不应相互交互，但存在一个错误，任务A 可能会意外写入任务B 偶尔使用的某些数据，覆盖此数据不影响任务A 的正确运行。但是当任务B 尝试使用损坏的数据时，任务B 可能会出现意外故障。如果没有配置MPU 来防止任务A 写入任务B的数据，这个错误可能需要嵌入式开发人员很长时间才能找到。如果错误很微妙或任务B 很少使用该数据，则此问题将特别难以解决。然而，对于MPU ，错误的写入操作会立即导致异常，从而让你能够确定导致错误的代码行。
在某些架构上， MPU甚至可以帮助你检测NULL 指针取消引用，因为你可以设置MPU 区域以防止非特权代码访问0x0 处的内存。
应用程序中设计良好的一组MPU 区域可以明确保护重要的内存区域以防止出现特定问题。一个很好的例子是通过将缓冲区放在MPU 区域的末尾来防止缓冲区溢出。你还可以将你的任务堆栈放置在任何非特权代码无法访问的区域。如果这样做，那么每个任务必须使用自己的MPU 区域之一来明确授予自己对自己堆栈的访问权限。使用 MPU迫使你真正考虑应用程序的结构，以便你在任务之间干净地分离数据，从而产生更健壮和可维护的代码库。

什么时候不使用MPU？
有两种主要情况使嵌入式开发人员不会在处理器上使用MPU；一个简单的项目和一个性能关键的项目。第一个很简单；一个非常简单的应用程序可能无法从使用MPU 所增加的复杂性中受益。无需设置涵盖闪存、RAM和外围设备的MPU 区域，你的闪烁演示可能就可以完成。
如果你需要处理器的每一滴性能，那么使用MPU 的开销可能会让你大吃一惊。使用MPU 的FreeRTOS端口中的任务上下文切换例程更长，因为每个任务都有多个MPU 区域需要编程。当新任务被上下文切换时， RTOS必须对每个任务MPU区域进行编程，并执行其通常的职责，例如堆叠使用过的寄存器。此外，由于内核代码和数据受MPU保护，因此所有内核函数调用都必须受包装函数保护。这个包装函数只是在调用内核函数之前提升处理器的特权级别，然后恢复特权并返回。这不仅会增加运行代码所需的时间，而且可能会增加任务所需的堆栈大小。任务的控制块还必须在其MPU 区域上存储信息，并且在某些安全关键RTOS（如SAFERTOS）的情况下，也将存储此数据的镜像。
【CPU|嵌入式开发：为什么要使用 MPU？】你还应该警惕，使用MPU可能很困难，有时甚至令人沮丧。嵌入式开发人员设计应用程序需要更多时间，因为必须为每个任务考虑MPU区域。这些区域中的错误，例如不正确的区域长度、权限或未正确链接应用程序的数据，可能会导致调试混乱。