資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：處理器擁有的寄存器組。主堆棧指針復(fù)位后缺省使用的堆棧指針，用于操作系統(tǒng)內(nèi)核以及異常處理例程包括中斷服務(wù)例程。進(jìn)程堆棧指針由用戶的應(yīng)用程序代碼使用。堆棧指針的最低兩位永遠(yuǎn)是，這意味著堆?？偸亲止?jié)對(duì)齊的。
ARM(Advanced RISC Machine)，既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，是一款高級(jí)RISC（精簡(jiǎn)指令集）微處理器，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。ARM 公司并不生產(chǎn)芯片也不銷售芯片，它只出售芯片技術(shù)授權(quán)。其合作公司針對(duì)不同需求搭配各類硬件部件，比如 UART、SDI、I2C等，從而設(shè)計(jì)出不同的 SoC 芯片。
基于 ARM 的處理器具有高速度、低功耗、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
為通信、消費(fèi)電子、成像設(shè)備等產(chǎn)品，提供可運(yùn)行復(fù)雜操作系統(tǒng)的開放應(yīng)用平臺(tái)；
在海量存儲(chǔ)、汽車電子、工業(yè)控制和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等領(lǐng)域，提供實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用；
安全系統(tǒng)，比如信用卡、SIM 卡等。
ARM 架構(gòu)支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集（大大減小了代碼的存儲(chǔ)空間）。
處理器系列產(chǎn)品：
ARM Cortex-A系列：頂級(jí)主控，手機(jī)平板AP應(yīng)用處理器
ARM Cortex-R系列：實(shí)時(shí)高性能處理器，硬盤控制器，車載控制產(chǎn)品
ARM Cortex-M系列：通用低端，工業(yè)，消費(fèi)電子領(lǐng)域微控制器
Cortex - M3內(nèi)核定義：?jiǎn)纹瑱C(jī)的中央處理單元CPU。
Cortex-M3是ARM公司設(shè)計(jì)的ARMv7架構(gòu)下Cortex系列的首秀，其目的是為了讓32位處理器加入單片機(jī)市場(chǎng)，Cortex-M3的特點(diǎn)有：性能強(qiáng)勁、功耗低、實(shí)時(shí)性好、代碼密度得到很大改善、使用更加方便、低成本的整體解決方案、開發(fā)工具眾多：keil、Cube…
二者的關(guān)系：
如圖1-1是基于Cortex-M3內(nèi)核的MCU，Cortex-M3相當(dāng)于一個(gè)小CPU（中央處理器）。MCU就是我們看到的芯片，不同芯片生產(chǎn)廠家在得到Cortex-M3內(nèi)核的使用授權(quán)之后，就可以將Cortex-M3內(nèi)核用在自己的硅片設(shè)計(jì)中，然后每個(gè)廠家加入不同容量或者不同類型的存儲(chǔ)器和一些其他的外設(shè)就變成了不同型號(hào)的MCU。
圖1-1
ARM處理器一直支持兩種形式上相對(duì)獨(dú)立的指令集，它們分別是：
32位的ARM指令集對(duì)應(yīng)處理器狀態(tài): ARM狀態(tài)
16位的Thumb指令集對(duì)應(yīng)處理器狀態(tài):Thumb狀態(tài)
Cortex-M3是一個(gè)32位處理器內(nèi)核。內(nèi)部的數(shù)據(jù)路徑是32位的，寄存器是32位的，存儲(chǔ)器接口也是32位的。CM3采用了哈佛結(jié)構(gòu)，擁有獨(dú)立的指令總線和數(shù)據(jù)總線，可以讓取指與數(shù)據(jù)訪問并行不悖。這樣一來數(shù)據(jù)訪問不再占用指令總線，從而提升了性能。
Cortex-M3處理器擁有R0-R15的寄存器組。其中R13作為堆棧指針SP。SP有兩個(gè)，但在同一時(shí)刻只能有一個(gè)可以看到，這也就是所謂的“banked”寄存器。
圖1-2
R0-R12都是32位通用寄存器，用于數(shù)據(jù)操作。大多數(shù)16位 Thumb指令只能訪問R0-R7。32位 Thumb-2 指令可以訪問所有寄存器。R13: 兩個(gè)堆棧指針，Cortex-M3擁有兩個(gè)堆棧指針，然而它們是 banked，因此任一時(shí)刻只能使用其中的一個(gè)。主堆棧指針(MSP):復(fù)位后缺省使用的堆棧指針，用于操作系統(tǒng)內(nèi)核以及異常處理例程(包括中斷服務(wù)例程)。進(jìn)程堆棧指針(PSP):由用戶的應(yīng)用程序代碼使用。堆棧指針的最低兩位永遠(yuǎn)是 0，這意味著堆棧總是4 字節(jié)對(duì)齊的。
R14：連接寄存器，當(dāng)呼叫一個(gè)子程序時(shí)，由 R14 存儲(chǔ)返回地址。
R15：程序計(jì)數(shù)寄存器，指向當(dāng)前的程序地址。
Cortex-M3 還在內(nèi)核水平上搭載了若干特殊功能寄存器，包括：
程序狀態(tài)字寄存器組（PSRs）
中斷屏蔽寄存器組（PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI）
控制寄存器（CONTROL）
圖1-3
Cortex-M3 預(yù)先定義好了“粗線條的”存儲(chǔ)器映射。通過把片上外設(shè)的寄存器映射到外設(shè)區(qū)，就可以簡(jiǎn)單地以訪問內(nèi)存的方式來訪問這些外設(shè)的寄存器，從而控制外設(shè)的工作。結(jié)果，片上外設(shè)可以使用 C 語言來操作。
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