嵌入式开发 Cortex知识点总结

arm内核发展历史

通用寄存器

m0特殊寄存器

m3/m4/m7特殊寄存器

MSP和PSP

msp中断中会使用，psp用于线程栈使用，通过配置CONTROL寄存器切换。
系统复位后默认使用msp，中断中也使用msp。

xPSR

IPSR可以用来判断当前处于什么中断。

PRIMASK

中断屏蔽寄存器，写1屏蔽所有中断(除了不可屏蔽中断和hardfault)

CONTROL

第1bit写1表示切换成PSP

FAULTMASK

屏蔽所有的fault (NMI不受影响)

BASEPRI

屏蔽所有优先级不高于某个具体数值的中断

栈空间操作

栈向下递减
栈指针始终指向栈的最后一个数据，每次执行数据存储前(push)，SP会首先减小

异常和中断

m0最多支持32个外部中断

系统异常

主要用于操作系统和错误处理

NVIC可嵌套向量中断控制器

• 中断可嵌套
• 相同优先级的中断不可嵌套
• 相同中断不可嵌套

系统操作寄存器

实际上是许多的系统管理的寄存器

NVIC寄存器

系统控制块SCB寄存器

SysTick寄存器

cortex-m0启动流程

1. 程序从0x00000000地址开始执行
2. m0从程序bin文件的开始处第2个word运行reset_handler
3. reset_handler函数开始执行一些必要的初始化（ramfunc函数复制，堆初始化，全局、静态变量初始化等）
4. 跳转到main函数中

中断向量表

大小端

m0支持大端模式和小端模式，不过一般芯片公司选择小端模式。

堆栈

堆向上增长
栈向下增长

压栈的寄存器

杂项指令集

M0/M3/M4/M7区别

M0 armv6-M架构

M3 armv7-M架构 多了basepri寄存器可以阻止某优先级或更低的优先级的中断。 faultmask寄存器提供了更多的错误管理特性。 CONTROL寄存器的bit0用于决定是特权模式还是用户线程模式 32为thumb指令 位段特性 位域处理 多处理器支持 最多240个中断 硬件除法 存储器保护单元 更多的调试和跟踪特性

M4 armv7-M架构 浮点特性 SIMD指令(单周期多指令) 饱和算法 单周期MAC(MAC乘法累加)

M3快速开关中断汇编指令

M3内核CONTROL寄存器

• 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。

异常和中断

Cortex‐M3 支持大量异常,包括 16‐4‐1=11 个系统异常,和最多 240 个外部中断——简称 IRQ。

MPU存储器保护单元

Cortex‐M3 有一个可选的存储器保护单元。配上它之后,就可以对特权级访问和用户级访问分别施加不同的访问限制。当检测到犯规(violated)时,MPU 就会产生一个 fault 异常,可以由 fault异常的服务例程来分析该错误,并且在可能时改正它。MPU 有很多玩法。最常见的就是由操作系统使用 MPU,以使特权级代码的数据,包括操作系统本身的数据不被其它用户程序弄坏。MPU 在保护内存时是按区管理的(“区”的原文是 region,以后不再中译此名词——译注)。它可以把某些内存 region 设置成只读,从而避免了那里的内容意外被更改;还可以在多任务系统中把不同任务之间的数据区隔离。一句话,它会使嵌入式系统变得更加健壮,更加可靠(很多行业标准,尤其是航空的,就规定了必须使用 MPU 来行使保护职能——译注)。