【嵌入式操作系统-2】Cortex-M7处理器编程者模型

文章目录

• Cortex-M7内核外设
• Cortex-M7处理器编程者模型
• • 软件运行时的处理器模式和特权级
  • • 两种处理器模式：
    • • 线程模式
      • Handler模式
    • 软件运行时的两种特权等级：
    • • 非特权级：
      • 特权级：
  • 栈
  • 处理器寄存器
  • • 栈指针
    • 链接寄存器
    • 程序计数器
    • 程序状态寄存器
    • 应用程序状态寄存器
    • 中断程序状态寄存器
    • 运行程序状态寄存器
    • 异常屏蔽寄存器
    • 优先级屏蔽寄存器
    • 故障屏蔽寄存器
    • 基本优先级屏蔽寄存器
    • 控制寄存器

Cortex-M7内核外设

栈指针

在线程模式下，控制寄存器的bit[1]指示当前使用的是哪一个栈指针

• 0 主栈(MSP)
• 1 线程栈(PSP)

链接寄存器

存储了函数调用，异常处理的返回信息，复位后值为0xFFFFFFFF

程序计数器

包含当前指令的地址，复位后从0x00000004加载复位向量的值作为初值，该值的bit[0]会被加载到运行程序状态寄存器（EPSR）的T位，表明当前程序运行在Thumb状态还是其他状态。

程序状态寄存器

程序状态寄存器是APSR，EPSR，IPSR的组合，它们之间的位域相互独立，比特位的分布如下：

应用程序状态寄存器

应用程序状态寄存器中的标识位表示了运行指令后的当前状态。

运行程序状态寄存器

ICI域：

• 当中断发生时程序正在执行STM，LDM，PUSH，POP指令，或者FPU正在运行VSTM，VLDM，VPUSH，VPOP时会暂停该指令，然后把下一个操作数放到ICI域中，当中断执行完成之后，从ICI域中恢复操作数，继续执行该指令。

Thumb 状态：

• Cortex-M7只能在Thumb状态下运行指令，下面几种情况会把该位清零
  • BLX, BX, POP{PC}
  • 异常返回时从栈中恢复状态寄存器的值。
  • 一个中断向量的Bit[0]或者复位。
• 当T位为0时运行指令会发生故障或者锁住。
  

  故障屏蔽寄存器

  它的第0位决定了是否屏蔽除了不可屏蔽中断（NMI）之外的其他中断，通过MSR指令在特权模式下可以访问。
  

  

  控制寄存器

  该寄存器控制着线程模式下程序运行时的特权等级和使用的栈，还可以指示当前是否处于FPU状态。
  

  
  • Handler模式下始终使用MSP，因此在Handler模式下处理器会忽略对SPSEL位的写入，异常的进入和返回机制会根据EXC_RETURN的值自动更新控制寄存器的值。
  • 在带操作系统的环境下，作者建议在线程模式下使用PSP，内核和异常处理使用MSP。
  • 默认情况下，线程模式下使用的是MSP，如果想切换成PSP:
    • 可以使用MSR指令修改SPSEL位为1
    • 执行一个异常处理然后使用一个适当的EXC_RETURN进行返回。
  • 当切换栈指针之后必须使用ISB指令刷新流水线，以保证在ISB之后执行的指令都使用新的栈。

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  来源：咕咚.萌西

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