Cortex-M3基础

寄存器组

堆栈指针

R13在同一时间只有一个可见，这就是所谓的“banked”寄存器。R13 作为堆栈指针寄存器 (Stack Pointer，SP)。
主堆栈指针（MSP）：复位后缺省使用的堆栈指针，用于操作系统内核以及异常处理例程（包
括中断服务例程）
进程堆栈指针（PSP）：由用户的应用程序代码使用。

连接寄存器

R14 作为连接寄存器 (Link Register，LR)，当呼叫(调用)一个子程序时，由R14 存储返回地址。

程序计数寄存器

R15 作为程序计数器 (Program Counter，PC)，指向当前的程序地址。如果修改它的值，就能改变程序的执行流。

特殊功能寄存器

寄存器	功能
xPSR	记录ALU 标志（0 标志，进位标志，负数标志，溢出标志），执行状态，以及当前正服务的中断号。(保存算术与逻辑标志，例如负数标志，零结果标志，溢出标志等等)
PRIMASK	除能所有的中断，不可屏蔽中断（NMI）不受影响。
FAULTMASK	除能所有的fault——NMI 依然不受影响，而且被除能的faults 会“上访”，见后续章节的叙述。
BASEPRI	除能所有优先级不高于某个具体数值的中断。
CONTROL	定义特权状态（见后续章节对特权的叙述），并且决定使用哪一个堆栈指针。(如果是具有浮点单元的 Cortex-M4 或者 Cortex-M7，控制寄存器也用来指示浮点单元当前是否在使用)

xPSR

程序状态寄存器在其内部又被分为三个子状态寄存器：

应用程序 PSR（APSR）
中断号 PSR（IPSR）
执行 PSR（EPSR）

PRIMASK，FAULTMASK ，BASEPRI

CM3 page.41

CONTROL 控制寄存器

位	功能
CONTROL[1]	堆栈指针选择 0=选择主堆栈指针MSP（复位后缺省值） 1=选择进程堆栈指针PSP 在线程或基础级（没有在响应异常——译注），可以使用PSP。在handler 模式下，只允许使用MSP，所以此时不得往该位写1。
CONTROL[0]	0=特权级的线程模式 1=用户级的线程模式 Handler 模式永远都是特权级的。

操作模式和特权模式

Cortex-M 引入了操作模式(handler mode、thread mode)和特权级别(特权级和用户级)的概念，如果进入异常或中断处理则进入handler mode，其他情况则为thread mode。

handler mode总是使用 MSP 作为堆栈，thread mode可以选择使用 MSP 或 PSP 作为堆栈，同样通过CONTROL 特殊寄存器控制。复位后，Cortex-M 默认进入线程模式、特权级、使用 MSP 堆栈。

这可以提供一种存储器访问的保护机制，使得普通的用户程序代码不能意外地，甚至是恶意地执行涉及到要害的操作。处理器支持两种特权级，这也是一个基本的安全模型。

举例来说，操作系统的内核通常都在特权级下执行，所有没有被MPU 禁掉的存储器都可以访问。在操作系统开启了一个用户程序后，通常都会让它在用户级下执行，从而使系统不会因某个程序的崩溃或恶意破坏而受损。

内建的嵌套向量中断控制器(NVIC)

SVC和PendSV

SVC（系统服务调用，系统调用）

例如，操作系统不让用户程序直接访问硬件，而是通过提供一些系统服务函数，用户程序使用SVC 发出对系统服务函数的呼叫请求，以这种方法调用它们来间接访问硬件。因此，当用户程序想要控制特定的硬件时，它就会产生一个SVC 异常，然后操作系统提供的SVC 异常服务例程得到执行，它再调用相关的操作系统函数，后者完成用户程序请求的服务。

优势：

第一，它使用户程序从控制硬件的繁文缛节中解脱出来，而是由OS 负责控制具体的硬件。
第二，OS 的代码可以经过充分的测试，从而能使系统更加健壮和可靠。
第三，它使用户程序无需在特权级下执行，用户程序无需承担因误操作而瘫痪整个系统的风险。
第四，通过SVC 的机制，还让用户程序变得与硬件无关，因此在开发应用程序时无需了解硬件的操作细节，从而简化了开发的难度和繁琐度，并且使应用程序跨硬件平台移植成为可能。