Cortex-M3概述

0. 简介

Cortex‐M3 是一个32 位处理器内核。内部的数据路径是32 位的，寄存器是32 位的，存储器接口也是32 位的。CM3 采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线。指令总线和数据总线共享一个4GB的存储系统。

对于那些需要更多存储系统功能的复杂应用，Cortex‐M3处理器有一个可选配的MPU，如果需要还可以使用外部缓存cache。Cortex‐M3对于小端和大端存储系统都是支持的。

1. 寄存器组

Cortex‐M3 处理器拥有R0‐R15 的寄存器组。其中R13 作为堆栈指针SP。SP 有两个，但在同一时刻只能有一个可以看到，这也就是所谓的“banked”寄存器。

1.1. R0-R12：通用寄存器

R0‐R12 都是32 位通用寄存器，用于数据操作。但是注意：绝大多数16 位Thumb 指令只能访问R0‐R7，而32 位Thumb‐2 指令可以访问所有寄存器。

1.2. R13：MSP/PSP堆栈指针

Cortex‐M3 拥有两个堆栈指针，然而它们是banked，因此任一时刻只能使用其中的一个。

• 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。

堆栈指针的最低两位永远是0，这意味着堆栈总是4 字节对齐的。

在ARM 编程领域中，凡是打断程序顺序执行的事件，都被称为异常(exception)。除了外部中断外，当有指令执行了“非法操作”，或者访问被禁的内存区间，因各种错误产生的fault，以及不可屏蔽中断发生时，都会打断程序的执行，这些情况统称为异常。在不严格的上下文中，异常与中断也可以混用。另外，程序代码也可以主动请求进入异常状态的（常用于系统调用）。

1.3. R14：连接寄存器LR

当呼叫一个子程序时，由R14 存储返回地址。

1.4. R15：程序计数器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。

1.5. 特殊功能寄存器

Cortex‐M3 还在内核水平上搭载了若干特殊功能寄存器，包括：

• 程序状态字寄存器组（PSRs）
• 中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI）
• 控制寄存器（CONTROL）

寄存器及其功能：