用于MCU/MPU的uCLinux与Linux有什么区别？

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整理：黄工

素材来源：网络

前不久给大家分享过一篇文章《为什么Linux比windows嵌入式系统》主要从安全性和稳定性讲述了其中的一些差异。

本文进一步讲述uCLinux与Linux之间的一些差异。

一、关于uCLinux

uCLinux：micro-Control linux，即“针对微控制器领域中的Linux系统”。

uCLinux主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU（Memory Management Unit）的嵌入式系统而设计的。它已经被成功地移植到了很多平台上。由于没有MMU，其多任务的实现需要一定技巧。

---来自百度百度

uClinux是针对控制领域的嵌入式linux操作系统，它从Linux 2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。适合不具备内存管理单元(MMU)的微处理器/微控制器，没有MMU支持是 uClinux与主流Linux的基本差异。

二、有无MMU区别

如果处理器没有MMU，或者有MMU但没有启用，CPU执行单元发出的内存地址将直接传到芯片引脚上，被内存芯片接收，这称为物理地址（Physical Address），如下图：

未使用MMU

如果处理器启用了MMU，CPU执行单元发出的内存地址将被MMU截获，从CPU到MMU的地址称为虚拟地址（Virtual Address），而MMU将这个地址翻译成另一个地址发到CPU芯片的外部地址引脚上，也就是将虚拟地址映射成物理地址，如下图：

使用了MMU

对uCLinux 来说，其设计针对没有MMU的处理器，不能使用处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux仍然采用存储器的分页管理，系统在启动时把实际存储器进行分页。在加载应用程序时程序分页加载。但是由于没有MMU管理，所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。

uCLinux系统对于内存的访问是直接的，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护，各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前，系统必须为进程分配足够的连续地址空间，然后全部载入主存储器的连续空间中。

二、uCLinux与Linux其他区别

uCLinux与Linux相比，MMU是最基础的区别，其实还有很多区别。

1.没有内存保护

没有内存保护的操作会导致这样的结果：

即使由无特权的进程来调用一个无效指针，也会触发一个地址错误，并潜在地引起程序崩溃，甚至导致系统的挂起。显然，在这样的系统上运行的代码必须仔细编程，并深入测试来确保健壮性和安全。

对于普通的Linux来说，需要运行不同的用户程序，如果没有内存保护将大大降低系统的安全性和可靠性；然而对于嵌入式uClinux系统而言，由于所运行的程序往往是在出厂前已经固化的，不存在危害系统安全的程序侵入的隐患，因此只要应用程序经过较完整的测试，出现问题的概率就可以控制在有限的范围内。 

2.没有自动生长的堆栈

uCLinux没有自动生长的堆栈，也没有brk()函数，这样，用户空间的程序必须使用mmap() 命令来分配内存。为了方便，在uclinux的C语言库中所实现的malloc()实质上就是一个mmap()。在编译时，可以指定程序的堆栈大小。

3.通用架构的内核不同

在uCLinux的发布中,/linux/mmnommu目录取代了/linux/mm目录.前者是修改后的内存管理子系统 被修改,去除了MMU的硬件依赖,并在内核软件自身提供基本的内存管理函数。

更多区别，大家可以进一步研究。

四、uCLinux和STM32

uCLinux主要用于MCU和MPU，对于市面上常见的STM32也是做了很好的支持。

关于uCLinux如何应用在STM32上，这里不详细讲述，感兴趣的可以自行网上了解，有很多相关资料。

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