用于單片機(jī)的uCLinux和Linux有什么區(qū)別？

uCLinux：?micro-Control linux，即“針對(duì)微控制器領(lǐng)域中的Linux系統(tǒng)”。

uCLinux主要是針對(duì)目標(biāo)處理器沒(méi)有存儲(chǔ)管理單元MMU（Memory Management Unit）的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。 它已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺(tái)上。 由于沒(méi)有MMU，其多任務(wù)的實(shí)現(xiàn)需要一定技巧。

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uClinux是針對(duì)控制領(lǐng)域的嵌入式linux操作系統(tǒng)，它從Linux 2.0/2.4內(nèi)核派生而來(lái)，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。 適合不具備內(nèi)存管理單元(MMU)的微處理器/微控制器，?沒(méi)有MMU支持是 uClinux與主流Linux的基本差異?。

有無(wú)MMU區(qū)別

如果處理器沒(méi)有MMU，或者有MMU但沒(méi)有啟用，CPU執(zhí)行單元發(fā)出的內(nèi)存地址將直接傳到芯片引腳上，被內(nèi)存芯片接收，這稱(chēng)為物理地址（Physical Address），如下圖：

未使用MMU

如果處理器啟用了MMU，CPU執(zhí)行單元發(fā)出的內(nèi)存地址將被MMU截獲，從CPU到MMU的地址稱(chēng)為虛擬地址（Virtual Address），而MMU將這個(gè)地址翻譯成另一個(gè)地址發(fā)到CPU芯片的外部地址引腳上，也就是將虛擬地址映射成物理地址，如下圖：

使用了MMU

對(duì)uCLinux 來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)針對(duì)沒(méi)有MMU的處理器，不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)。 uCLinux仍然采用存儲(chǔ)器的分頁(yè)管理，系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)把實(shí)際存儲(chǔ)器進(jìn)行分頁(yè)。 在加載應(yīng)用程序時(shí)程序分頁(yè)加載。 但是由于沒(méi)有MMU管理，所以實(shí)際上uCLinux采用實(shí)存儲(chǔ)器管理策略。

uCLinux系統(tǒng)對(duì)于內(nèi)存的訪(fǎng)問(wèn)是直接的，所有程序中訪(fǎng)問(wèn)的地址都是實(shí)際的物理地址。 操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間沒(méi)有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程實(shí)際上共享一個(gè)運(yùn)行空間。 一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行前，系統(tǒng)必須為進(jìn)程分配足夠的連續(xù)地址空間，然后全部載入主存儲(chǔ)器的連續(xù)空間中。

uCLinux與Linux幾點(diǎn)區(qū)別

uCLinux與Linux相比，MMU是最基礎(chǔ)的區(qū)別，其實(shí)還有很多區(qū)別。

1.沒(méi)有內(nèi)存保護(hù)

沒(méi)有內(nèi)存保護(hù)的操作會(huì)導(dǎo)致這樣的結(jié)果：

即使由無(wú)特權(quán)的進(jìn)程來(lái)調(diào)用一個(gè)無(wú)效指針，也會(huì)觸發(fā)一個(gè)地址錯(cuò)誤，并潛在地引起程序崩潰，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的掛起。顯然，在這樣的系統(tǒng)上運(yùn)行的代碼必須仔細(xì)編程，并深入測(cè)試來(lái)確保健壯性和安全。

對(duì)于普通的Linux來(lái)說(shuō)，需要運(yùn)行不同的用戶(hù)程序，如果沒(méi)有內(nèi)存保護(hù)將大大降低系統(tǒng)的安全性和可靠性；然而對(duì)于嵌入式uClinux系統(tǒng)而言，由于所運(yùn)行的程序往往是在出廠(chǎng)前已經(jīng)固化的，不存在危害系統(tǒng)安全的程序侵入的隱患，因此只要應(yīng)用程序經(jīng)過(guò)較完整的測(cè)試，出現(xiàn)問(wèn)題的概率就可以控制在有限的范圍內(nèi)。

2.沒(méi)有自動(dòng)生長(zhǎng)的堆棧

uCLinux沒(méi)有自動(dòng)生長(zhǎng)的堆棧，也沒(méi)有brk()函數(shù)，這樣，用戶(hù)空間的程序必須使用mmap() 命令來(lái)分配內(nèi)存。為了方便，在uclinux的C語(yǔ)言庫(kù)中所實(shí)現(xiàn)的malloc()實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)mmap()。在編譯時(shí)，可以指定程序的堆棧大小。

3.通用架構(gòu)的內(nèi)核不同

在uCLinux的發(fā)布中,/linux/mmnommu目錄取代了/linux/mm目錄.前者是修改后的內(nèi)存管理子系統(tǒng) 被修改,去除了MMU的硬件依賴(lài),并在內(nèi)核軟件自身提供基本的內(nèi)存管理函數(shù)。

更多區(qū)別，大家可以進(jìn)一步研究。

uCLinux和STM32

uCLinux主要用于MCU和MPU，對(duì)于市面上常見(jiàn)的STM32也是做了很好的支持。

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關(guān)于uCLinux如何應(yīng)用在STM32上，這里不詳細(xì)講述，感興趣的可以自行網(wǎng)上了解，有很多相關(guān)資料。

　　審核編輯：湯梓紅