FreeRTOS Memory Protection Unit (MPU)
在 FreeRTOS Reference Manual 中，MPU 指 Memory Protection Unit（内存保护单元）。
MPU 是嵌入式处理器（如 ARM Cortex-M / Cortex-R 系列）内部集成的一种硬件保护机制，用于对内存访问权限进行控制。它通过将物理内存划分为若干区域（regions），并为每个区域配置访问权限，实现对代码与数据的访问隔离。
需要注意的是：
MPU 不支持虚拟内存
不进行地址映射或页表管理
仅负责访问权限控制
因此，MPU 可视为 MMU（Memory Management Unit）的轻量级替代方案，适用于资源受限的微控制器系统。
- MPU 在 FreeRTOS 中的作用
在标准（非 MPU）版本的 FreeRTOS 中：
所有任务共享统一的地址空间
任务之间不存在硬件级别的访问隔离
任意任务均可访问内核数据或其他任务的内存
指针错误或越界访问可能破坏系统完整性
在支持 MPU 的 FreeRTOS 版本中（FreeRTOS MPU port）：
内核运行于 Privileged Mode（特权模式）
用户任务可运行于 Unprivileged Mode（非特权模式）
每个任务仅可访问被授权的内存区域
内核数据与关键资源可被硬件保护
该机制显著提高了系统的健壮性与安全性。
- 特权级别模型
MPU 版本的 FreeRTOS 通常基于 ARM Cortex-M 的两级权限模型：
Privileged Mode（特权模式）
可访问所有内存区域
可执行特权指令
内核始终运行于此模式
Unprivileged Mode（非特权模式）
只能访问被 MPU 明确授权的内存区域
无法访问内核专用内存
不能执行特权指令
任务若需访问受限资源，必须通过系统调用（SVC）机制进入特权态。
- 任务内存区域配置
MPU 版本的 FreeRTOS 提供专用 API，例如：
xTaskCreateRestricted()
该接口允许在创建任务时显式指定：
任务栈地址
可访问内存区域
访问权限（只读 / 读写 / 可执行）
是否以特权模式运行
通过该机制，可实现任务级内存隔离。
- 典型内存区域划分
在 MPU 配置下，系统通常将内存划分为：
任务私有栈区
任务私有数据区
共享数据区
内核专用区（仅特权访问）
外设寄存器区
MPU 通过 region-based 访问控制确保：
非特权任务不能修改内核数据
任务之间的非法访问被硬件阻止
越界访问触发异常（Memory Fault）
- 应用价值
引入 MPU 的主要目的包括：
- 提高系统可靠性
防止单个任务的内存错误破坏整个系统。
- 提高安全性
实现基础的任务隔离机制。
- 满足功能安全标准
适用于工业控制、医疗设备、汽车电子等对系统安全性要求较高的场景（如 IEC 61508、ISO 26262）。