《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》第四章笔记

 

4.2 编程模型

1. OS内核与系统中断使用MSP（仅能在特权模式下访问），用户任务使用PSP
2. CPU操作状态分为：调试状态（处于DEBUG断点）、THUMB状态（M系列处理器无ARM状态）。操作模式分为：处理模式（在中断ISR状态下）、线程模式（执行普通程序）
3. 线程模式可以切换独立的SP，处理器启动后处于特权线程模式以及THUMB状态，部分架构无非特权线程模式（如M0）

  4. MSP与PSP均为32位，对于CORTEXM处理器，PUSH与POP均为32位操作，因此指针地址后2位为0

  5. LR寄存器记录函数或子程序调用后的返回地址，若函数又调用了函数或子程序，为了保证LR值不丢失，需要将LR入栈；在          异常处理时LR会被更新为特殊的EXC_RETURN数值。典型的有如下3种值：

值	含义
0xFFFFFFF1	中断返回时从MSP恢复栈，返回之后操作模式为处理模式，使用MSP栈，即在中断嵌套情况下，返回上一级中断
0xFFFFFFF9	中断返回时从MSP恢复栈，返回之后操作模式为线程模式，使用MSP栈，该情况在只使用MSP不使用PSP时发生
0xFFFFFFFD	中断返回时从PSP恢复栈，返回之后操作模式为线程模式，使用PSP栈，即一般的从中断返回用户线程的情况

      由于处理器指令均为对齐至偶数地址，会出现LR寄存器最后1位没有用到的情况，设计者因此将LR寄存器的最后1位作为             THUMB状态的标志位，为1时为THUMB状态。

    6. PC寄存器为程序计数器。若读取PC寄存器时返回的是当前指令地址加4的地址，（按书中所说指令需要对齐至半字或字地            址，即4字节或2字节对齐，这样的话PC为什么不是指令地址加2？又如碰到16位THUMB指令时，PC值又如何计算？）这            里需要注意处理器为三级流水线设计，即取指、译码、执行三级，当前指令取指完成后，PC即会进行PC＝PC+4的操作，            当处理器处于执行某条指令的状态时，由于是三级流水线设计，此时PC的值为当前指令地址加8。

（摘自https://www.cnblogs.com/jack-hzm/p/11961878.html）

 

     7. 特殊寄存器。

     (1) 程序状态寄存器。包括：APSR EPSR IPSR。

   (2) PRIMASK FAULTMASK BASEPRI寄存器

       PRIMASK 阻止除NMI和HARDFAULT的其它中断

       FAULTMASK 在PRIMASK基础上可屏蔽HARDFAULT中断，FAULTMASK在异常返回后会自动清除

       BASEPRI 设定门限屏蔽优先级较低中断

   (3) CONTROL寄存器

        控制MSP与PSP、特权与非特权、浮点上下文活跃(具备FPU的M4)

    8. 浮点寄存器

        包含数据S0－S31或D0－D15、浮点状态和控制寄存器、经过存储器映射的浮点单元控制寄存器

 

4.4存储器系统

1. 基本映射图

    2.  栈的用途可分为：调用函数时保存现场、函数或子程序参数传递，局部变量存储，中断时保存寄存器值。

    3.  在CORTEXM中，栈从高地址生长至低地址，PUSH操作先移动SP指针，再在SP的上一个数据框中存入数据。

    4.  对于使用OS的应用，如果发生了中断，则压栈的参数会存于PSP中，如下图所示

 

 4.5  异常与中断

1.0x00000000存放的是MSP初值，上电复位时，处理器会一次读取2个字的内容即MSP初始值和复位向量，之所以在复位时需要MSP是因为在复位过程中有可能会发生NMI或HARDFAULT，需要参数压栈。