ARM Cortex-M3/M4初学习（未完待续）

ARM Cortex-M3/M4初学习

0. 架构与核心特性

0.1 指令集架构

• 基于ARMv7-M架构，支持Thumb-2指令集(混合16/32位指令集)
  
• 基于哈佛架构，数据和指令分布存储在独立的空间中
  

0.2 流水线

• 三级流水线: 取值(Fetch) - 译码(Decode) - 执行(Execute)
  
• 这种结构在简化设计和降低功耗的同时，仍然能够提供足够的处理能力。
  

0.3 总线结构

• I-bus（Instruction Bus，指令总线）:
  

用于从代码存储器（如 Flash 或 ROM）中读取指令。

• D-bus（Data Bus，数据总线）:
  

用于从内存（如 SRAM）或外设寄存器中读写数据。

• S-bus（System Bus，系统总线）:
  

用于访问 内存映射的外设、系统控制块（SCB） 和 调试接口。

• DMA：(不一定存在)stm32f1,f4系列均有，一般每个DMA有8个 stream 流，其中f4系列的DMA具有FIFO
  

1. 寄存器组

寄存器说明分组R0通用寄存器Low RegistersR1通用寄存器Low RegistersR2通用寄存器Low RegistersR3通用寄存器Low RegistersR4通用寄存器Low RegistersR5通用寄存器Low RegistersR6通用寄存器Low RegistersR7通用寄存器Low RegistersR8通用寄存器High RegistersR9通用寄存器High RegistersR10通用寄存器High RegistersR11通用寄存器High RegistersR12通用寄存器High RegistersR13主堆栈指针 (MSP) ，R13 (PSP) 为进程堆栈指针 (PSP)-R14连接寄存器 (LR)-R15程序计数器 (PC)-1.1 通用寄存器：R0-R12(共13个)

• 低组寄存器(Low  Registers):
  

​        R0-R7 为低组寄存器，所有指令都可以访问(共8个)

• 高组寄存器(High Registers):
  

​        R8-R12为高组寄存器，只有32位Thumb指令和很少的16位Thumb指令能访问(共5个)
1.2 堆栈指针：SP(R13)

cm3/cm4内核有两个SP，分别是MSP(主堆栈指针)和PSP(进程堆栈指针)，共用寄存器地址

• 主 堆栈指针(MSP)：
  
• 用于 特权模式（Handler Mode） 和 异常 / 中断处理。
  
• 由硬件自动切换，例如进入中断服务程序（ISR）时，处理器强制使用 MSP。
  
• 裸机默认只使用MSP
  
• 进程堆栈指针(PSP)：
  
  
  
  • 用于 用户模式（Thread Mode），通常运行应用程序或用户任务。
    
  • 需手动配置，适用于多任务系统中不同任务的堆栈隔离。
    
  • 常用于RTOS中
    
  
  
• 示例：FreeRTOS中是怎么使用MSP和PSP的
  场景使用的堆栈指针说明系统启动MSP默认模式，初始化阶段使用用户任务运行PSP每个任务独立堆栈，由调度器管理中断 / 异常处理MSP保证内核稳定性，隔离任务堆栈任务切换（PendSV）PSP → MSP → PSP保存旧任务 PSP，加载新任务 PSP特权 API 调用PSP（短暂切换）通过 SVC 或直接寄存器操作
  

1.3 链接寄存器：LR

• 连接调用子程序(中断or异常or函数)时存储的返回地址
  
• 可以用于栈回溯调试
  

1.4 程序计数器：PC

• 指向当前程序运行的指令的地址
  

1.5 程序状态寄存器：xPSR


​        等我有时间学一下
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