Cortex-M3处理器详解：寄存器组与中断机制

"Cortex-M3基础讲解，包括寄存器组、异常和中断、操作模式和特权级别、存储器映射、总线接口、指令集和复位等内容。" Cortex-M3是一款32位微处理器核心，其设计特点是32位数据处理、32位寄存器和32位存储器接口，采用哈佛架构，拥有独立的指令和数据总线，以提高性能。本资源主要探讨以下几个方面： 1. **寄存器组**：Cortex-M3处理器包含R0到R15的寄存器。R0至R12作为通用寄存器，其中大部分Thumb指令仅支持R0到R7。R13有双重角色，既是主堆栈指针（MSP）也是进程堆栈指针（PSP），分别用于系统内核和异常处理及用户应用程序。R14作为链接寄存器，存储子程序返回地址，提高调用效率。R15则是程序计数器（PC），指示当前执行的指令地址。 2. **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（如PRIMASK、FAULTMASK、BASEPRI）和控制寄存器（CONTROL）。PSRs分为APSR、IPSR和EPSR，可单独或组合访问，用于管理程序状态。PRIMASK和FAULTMASK分别用于全局中断和故障屏蔽，而CONTROL寄存器则影响操作模式和堆栈指针选择。 3. **异常和中断**：Cortex-M3处理异常和中断的方式是中断处理的关键。异常可以是硬件触发的事件，如复位、预取指错误等，也可以是软件引发的中断请求。中断处理涉及中断向量表，确定中断服务例程的入口地址，并管理中断优先级。 4. **操作模式和特权级别**：Cortex-M3有两种操作模式：特权模式和用户模式。特权模式允许对所有系统资源的访问，而用户模式限制了部分敏感系统功能的访问。此外，通过控制寄存器可以切换堆栈指针，进一步区分内核和用户空间。 5. **存储器映射**：在Cortex-M3中，不同区域的内存被分配不同的地址，以实现对RAM、ROM、外设等的高效访问。存储器映射允许硬件设备直接在内存地址空间中有一个位置，简化了软件与硬件交互。 6. **总线接口**：哈佛架构提供了独立的指令和数据总线，使得读取指令和数据可以并行进行，提高了处理器的吞吐量。总线接口也管理与其他系统组件如存储器和外设的通信。 7. **指令集**：Cortex-M3使用 Thumb-2 指令集，这是一种精简的32/16位混合指令集，旨在提供高效的代码密度和执行效率。它支持多种数据处理、分支、比较和跳转指令。 8. **复位**：复位是处理器启动或恢复初始状态的机制。复位后，处理器通常会进入特权模式，使用主堆栈指针，并跳转到预定义的复位地址开始执行代码。 理解这些基础知识对于开发基于Cortex-M3的嵌入式系统至关重要，它们涵盖了处理器的核心操作和系统级设计的各个方面。