ARM微处理器寄存器组织：以EKF教程翻译为背景

"本文档是关于ARM微处理器的寄存器组织和编程模型的教程，特别关注了扩展卡尔曼滤波器(ekf)的初学者教程。文档中详细介绍了ARM处理器的寄存器结构，包括37个32位寄存器的分布和在不同工作模式下的访问规则。" 在ARM微处理器中，寄存器组织是一个关键的概念，它直接影响到程序的执行效率和数据管理。共有37个32位寄存器，其中31个通用寄存器（R0-R15），6个状态寄存器。在任何时刻，通用寄存器R14到R0，程序计数器PC以及至少一个状态寄存器是可访问的。然而，实际可访问的寄存器取决于处理器的工作状态和运行模式。 在ARM状态下，寄存器被分为未分组寄存器（R0-R7）、分组寄存器（R8-R14）和程序计数器PC（R15）。未分组寄存器在所有模式下指向相同的物理寄存器，但不推荐在中断或异常处理中使用，因为这可能导致数据破坏。分组寄存器如R8到R12，在不同模式下会映射到不同的物理寄存器，比如在fiq模式和非fiq模式下，它们会有特定的映射关系。R13和R14则更为复杂，每个都有多个模式对应的物理寄存器。R13常作为堆栈指针，而R14，又称为子程序链接寄存器或链接寄存器LR，用于保存程序计数器的备份，尤其在子程序调用和异常处理时。 寄存器R13的使用需要在不同模式下初始化，以指向各自模式的栈空间。在异常处理时，寄存器的保护和恢复通过R13来实现，确保程序的连续性。R14不仅在子程序调用中保存返回地址，还在中断和异常处理中保存返回值，确保异常后的正确返回。 此外，文档还涵盖了ARM处理器的工作状态、存储器格式、指令结构、处理器模式、异常处理和指令系统等方面的内容。ARM处理器的工作状态包括多种模式，如用户模式、中断模式等，每种模式有不同的寄存器访问权限和功能。异常处理机制是ARM架构的重要组成部分，它包括各种类型的异常，如中断、软件中断等，以及异常的响应、返回流程和异常向量表。 指令系统部分讲解了ARM指令集的分类、格式、寻址方式等，强调了条件域的使用，以及各种寻址方式如立即寻址、寄存器寻址、堆栈寻址等，这些都是编写高效ARM代码的基础。 总结起来，这个文档提供了一个深入理解ARM处理器寄存器组织和编程模型的起点，对于学习和使用ARM微处理器进行系统开发，尤其是在实现扩展卡尔曼滤波器等高级算法时，提供了宝贵的参考资料。