STM32F4 programming manual_1

1. 處理器模式與特權等級

處理器模式分為以下兩種：

• 線程模式：
  用來執行應用軟件；
  處理器從reset出來時，進入線程模式；
  CONTROL寄存器控制軟件的執行狀態時特權的還是非特權的。

• 處理模式：
  用來處理異常；
  完成異常處理后，進入線程模式；
  該模式下，軟件運行在特權等級上。

特權等級有以下兩種：

• 非特權：
  對于MSR、MRS指令受限的權限，不能使用CPS指令；
  不能使用系統定時器、NVIC、系統控制塊；
  對于部分內存和外設的訪問受限
  必須使用SVC指令來執行超級訪問者調用以控制特權等級的軟件

• 特權：
  可以使用所有指令，訪問所有資源。
  可以寫CONTROL寄存器來改變軟件執行的特權等級。

2. 棧

處理器使用向下增長的棧，這意味著棧指針指向棧內存的最后一個成員。當處理器將數據壓入棧時，首先將棧指針減小相應的字節數，然后將數據寫入棧指針所指的內存地址。處理器使用了兩個的棧main stack和process stack，他倆擁有棧指針的獨立拷貝。

在線程模式下，CONTROL寄存器控制處理器使用哪個棧(main stack or process stack)。在處理模式下，處理器總是使用 main stack。

處理器模式用途特權等級棧

線程模式	運行應用	特權 或 非特權	main stack or process stack
處理模式	處理異常	總是特權	main stack

3. 核心寄存器

• 通用寄存器
  R0-R12 是32位通用寄存器，其中R0-R3四個寄存器可用于參數傳遞與結果返回。

• 棧指針SP
  R13用于存儲棧指針，在線程模式下，CONTROL寄存器的bit[1]表示使用哪個棧(main stack or process stack)。
  bit[1] = 0: 使用主棧main stack pointor（MSP）， 這是reset時設置的值，也就是默認值。
  bit[1] = 1：使用process stack pointor（PSP）
  reset時，MSP被裝載0x00000000.

• 鏈接寄存器LR
  R14用于存儲鏈接指針，主要是在發生函數調用的場合，LR寄存器存儲子函數的返回地址。發生指令跳轉時，如BL指令，首先將PC中地址存入LR寄存器中，然后將跳轉目的地址存到PC中。
  reset時，該值被置為0xFFFFFFFFF.

• 程序計數器PC
  R15用于存儲當前程序地址，reset時該寄存器裝載reset向量的地址，這在地址 0x00000004的位置。
  reset時，bit[0]的值被裝載到EPSR的T位，而且必須為1。

• 程序狀態寄存器PSR，該寄存器內存在幾個互斥的位域可分別用以下寄存器表示。（同一個物理地址，幾個不同名字）
  應用程序狀態寄存器 APSR
  中斷程序狀態寄存器 IPSR
  異常程序狀態寄存器 EPSR

• CONTROL 寄存器
  該寄存器控制在線程模式下使用哪個棧以及軟件運行的特權等級
  指示FPU狀態是否激活

處理模式下，處理器總是使用MSP的，因此處理器會忽略對寄存器bit[1]的寫入操作。

在OS環境中，建議線程運行在線程模式下使用PSP（process stack）；kernel和異常處理使用MSP（main stack）。

默認情況下，線程模式使用MSP（main stack）。可以通過下面兩種方式將棧指針切換到PSP。

• 使用MSR指令，將CONTROL寄存器的bit[1]設置為1
• 異常返回到線程模式時，使用一個合適的EXC_RETURN值。

當改變棧指針時，軟件必須在使用MSR指令后，立即使用ISB指令。這保證了ISB指令之后的指令使用新的棧指針。

ISR指令是指令同步屏障（instruction synchronization barrier），它刷新了處理器的管道線，導致該指令之后的指令都要重新fetch。這條指令不會改變標志位。

The Cortex microcontroller software interface standard (CMSIS)

該標準定義了如下內容

• 訪問外設的方式
• 定義異常向量的方式
• 核心外設寄存器的名字
• 核心異常向量的名字
• 使用RTOS內核的設備無關接口，包括調試模式

CMSIS包含了Cortex-M4處理器核心外設的地址和數據結構定義

簡化了軟件開發過程

本文圖表引用自《PM0214: STM32F3, STM32F4 and STM32L4 Series Cortex?-M4 programming manual》

本文參考ST官方文檔《PM0214: STM32F3, STM32F4 and STM32L4 Series Cortex?-M4 programming manual》

轉載于:https://www.cnblogs.com/gexin/p/7610341.html

總結

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