Cortex-M3处理器详解：中断、异常与汇编指令

"Cortex-M3学习笔记，涵盖了汇编指令集、AMBA总线、流水线技术、异常和中断处理，以及与ARM7的对比。" Cortex-M3是ARM公司设计的一种微处理器内核，属于Cortex-M系列，主要用于嵌入式应用，特别是实时系统。它具有低功耗、高性能的特点，适用于微控制器（MCU）。 **汇编指令集**：Cortex-M3支持Thumb-2指令集，这是一种高效的16位/32位混合指令集，相比传统的16位Thumb指令集，它提供了更丰富的指令和更高的代码密度。其中，R0-R12是通用目的寄存器，16位指令通常只使用R0-R7，而32位Thumb-2指令可以访问全部15个通用寄存器。R14（LR）作为链接寄存器，用于存储子程序返回地址，R15（PC）则是程序计数器，指示下一条要执行的指令位置。 **AMBA总线**：Cortex-M3通常集成在采用Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA)的SoC（System on Chip）中。AMBA定义了两种主要的总线协议：Advanced High-performance Bus (AHB) 和 Advanced Peripheral Bus (APB)，分别用于高速核心组件和低速外设通信。 **流水线技术**：Cortex-M3采用了3级流水线结构，允许处理器同时处理多个指令，从而提高了执行效率。由于流水线的存在，读取程序计数器PC时会返回当前指令地址+4，这是因为下一条指令已经在流水线中准备就绪。 **异常和中断**：Cortex-M3有多种异常和中断处理机制，处理器可以在线程模式和handler模式之间切换。线程模式下，程序可以运行在用户或特权级别，handler模式则始终是特权级别，用于处理异常和中断。在复位后，处理器默认进入线程模式的特权级。处理器有主堆栈指针MSP和进程堆栈指针PSP，根据不同的运行状态选择使用。 **CM3与ARM7的比较**：相比ARM7，Cortex-M3提供了更高级的中断处理和更好的性能。ARM7通常使用 Thumb 指令集，而Cortex-M3使用Thumb-2，提供了更高效的指令编码。此外，Cortex-M3的硬件中断处理更快，更适合实时应用。 **寄存器组**：Cortex-M3的特殊功能寄存器（SFRs）包括程序状态寄存器组（PSR）、中断控制状态寄存器等，它们对处理器的运行状态和中断处理进行管理。PSR包含了处理器的条件码和其他状态信息。 总结，Cortex-M3的学习涉及其架构特点、指令集、总线接口、流水线原理、异常中断处理机制以及与传统ARM7的区别，这些都是理解和开发基于Cortex-M3系统的关键知识。对于嵌入式开发者而言，掌握这些内容能够有效提高在LPC1768、STM32等基于Cortex-M3的MCU上的编程效率和系统优化能力。