Cortex-M3处理器：中断与异常处理概览

"Cortex-M3学习小结" 在嵌入式系统中，Cortex-M3是一种广泛应用的微处理器内核，由英国ARM公司设计。它主要用于实时操作系统(RTOS)和资源有限的嵌入式应用。Cortex-M3内核具有高效能、低功耗的特点，适用于各种微控制器(MCU)。 1. **Cortex-M3核心特性** - **操作模式和特权级别**：Cortex-M3支持线程模式和Handler模式，线程模式下可运行用户或特权级别的代码，而Handler模式始终为特权级，常用于处理中断和服务。 - **复位后初始状态**：处理器在启动时会进入线程模式的特权级。 2. **寄存器组** - **通用寄存器**：R0到R15是通用寄存器，R0-R7为低组寄存器，16位指令主要使用它们，而32位Thumb-2指令可访问所有寄存器。 - **特殊功能寄存器**：预定义特定功能，如堆栈指针R13，分为主堆栈指针(MSP)和进程堆栈指针(PSP)，分别用于不同场景。 - **连接寄存器R14(LR)**：保存子程序返回地址，用于BL指令后的返回。 - **程序计数器R15(PC)**：指向当前执行指令的地址，流水线技术使其在读取时返回的是下一条指令的地址。 3. **AMBA总线** - **Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA)** 是ARM提供的片上系统(SoC)互连标准，包括AHB(AHB-Lite)和APB总线，用于不同组件间的通信。 - **AHB** 提供高性能的主从接口，适合高速外设。 - **APB** 用于低速和低功耗外设，提供更简单的接口。 4. **流水线技术** - **指令流水线**：将指令执行过程分解为多个阶段，同时处理多条指令，提高了处理器效率。Cortex-M3采用三级流水线，使得指令执行更快。 5. **异常和中断** - **异常**：处理器响应错误或特殊事件，如硬件故障、软件中断请求。 - **中断**：外部设备请求处理器的注意力，中断处理通常在Handler模式下进行。 - **中断处理流程**：保存现场，跳转到中断服务例程(ISR)，处理中断，然后恢复现场并返回。 6. **Cortex-M3与ARM7的比较** - **架构差异**：Cortex-M3基于Thumb-2指令集，提供更高效的编码和性能，而ARM7通常使用纯Thumb或ARM指令集。 - **内存保护**：Cortex-M3具有更完善的内存保护机制，如存储访问权限控制。 - **中断处理**：Cortex-M3的中断处理机制更为灵活，支持硬件上下文切换。 Cortex-M3的学习不仅涉及其核心架构，还包括其编程模型、中断管理、调试技术以及与外设的交互。理解和掌握这些知识点对于开发基于Cortex-M3的嵌入式系统至关重要。开发者需要熟悉汇编语言和C/C++编程，以及相关的RTOS知识，才能充分利用Cortex-M3的优势。在实际应用中，开发者还需要考虑功耗、安全性和实时性等因素，以优化系统性能。