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)對齊的。
ARM(Advanced RISC Machine)，既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，是一款高級RISC（精簡指令集）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)。其合作公司針對不同需求搭配各類硬件部件，比如 UART、SDI、I2C等，從而設(shè)計出不同的 SoC 芯片。
基于 ARM 的處理器具有高速度、低功耗、價格低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
為通信、消費電子、成像設(shè)備等產(chǎn)品，提供可運行復(fù)雜操作系統(tǒng)的開放應(yīng)用平臺；
在海量存儲、汽車電子、工業(yè)控制和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等領(lǐng)域，提供實時嵌入式應(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空間）。
處理器系列產(chǎn)品：
ARM Cortex-A系列：頂級主控，手機(jī)平板AP應(yīng)用處理器
ARM Cortex-R系列：實時高性能處理器，硬盤控制器，車載控制產(chǎn)品
ARM Cortex-M系列：通用低端，工業(yè)，消費電子領(lǐng)域微控制器
Cortex - M3內(nèi)核定義：單片機(jī)的中央處理單元CPU。
Cortex-M3是ARM公司設(shè)計的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，Cortex-M3的特點有：性能強勁、功耗低、實時性好、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)計中，然后每個廠家加入不同容量或者不同類型的存儲器和一些其他的外設(shè)就變成了不同型號的MCU。
圖1-1
ARM處理器一直支持兩種形式上相對獨立的指令集，它們分別是：
32位的ARM指令集對應(yīng)處理器狀態(tài): ARM狀態(tài)
16位的Thumb指令集對應(yīng)處理器狀態(tài):Thumb狀態(tài)
Cortex-M3是一個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，存儲器接口也是32位的。CM3采用了哈佛結(jié)構(gòu)，擁有獨立的指令總線和數(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，但在同一時刻只能有一個可以看到，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: 兩個堆棧指針，Cortex-M3擁有兩個堆棧指針，然而它們是 banked，因此任一時刻只能使用其中的一個。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)對齊的。
R14：連接寄存器，當(dāng)呼叫一個子程序時，由 R14 存儲返回地址。
R15：程序計數(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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