Cortex-M3异常返回与中断处理详解

"异常返回时序-Cortex-M3学习小结" Cortex-M3是ARM公司设计的一款基于ARMv7-M架构的微控制器核心，广泛应用于嵌入式系统中，如LPC1768和STM32等芯片。本资料主要涵盖了Cortex-M3的关键特性，包括汇编指令集、AMBA总线、流水线技术、异常和中断处理以及与ARM7的对比。 1. 汇编指令集：Cortex-M3支持Thumb-2指令集，这是一种高效的16/32位混合指令集，它扩展了早期的16位Thumb指令集，提供了更强大的性能和代码密度。 2. AMBA总线：Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA) 是ARM提出的片上系统(SoC)互连标准，包括AHB (Advanced High-performance Bus) 和APB (Advanced Peripheral Bus)。AHB用于高速核心间的通信，而APB则用于低速外设。 3. 流水线技术：Cortex-M3采用了多级流水线，使得指令执行可以并行进行，提高了处理器的执行效率。由于内部指令预取，程序计数器R15读取的值通常是当前指令地址加4，以准备下一条指令的执行。 4. 异常和中断：在Cortex-M3中，处理器有两种操作模式：线程模式和处理程序模式，其中处理程序模式用于处理异常和中断。处理器在复位后默认进入线程模式的特权级。异常可以是硬件中断、软件中断、预取错误等，它们会将处理器切换到处理程序模式，处理完成后通过异常返回机制回到线程模式。 5. 寄存器组：Cortex-M3有16个通用寄存器R0-R15，其中R0-R12为全用途，R13作为堆栈指针，分为主堆栈指针MSP和进程堆栈指针PSP，根据运行环境选择使用。R14是连接寄存器LR，保存子程序返回地址。R15是程序计数器PC，用于指示下一条待执行的指令位置。 6. 特殊功能寄存器：包括程序状态寄存器组（PSR）、中断控制器寄存器等，这些寄存器具有特定的功能，如控制处理器状态、处理中断请求等，必须通过专门的指令访问。 7. Cortex-M3与ARM7的比较：相比传统的ARM7，Cortex-M3更注重节能和实时性，采用 Thumb-2 指令集使得代码更紧凑，同时提供了硬件浮点单元可选，而在ARM7中通常需要依赖软件库实现浮点运算。 Cortex-M3是一款面向实时应用和嵌入式系统的高效处理器，其异常处理机制和丰富的寄存器配置使其在处理中断和快速响应事件方面表现出色。通过深入理解和熟练掌握这些知识，开发者能够更好地利用Cortex-M3进行系统设计和程序编写。