编程模型
CPU 操作模式和状态
M 内核有两个操作状态和两个操作模式，此外还区分访问等级
操作状态
调试状态：仅在调试下，单步执行之类的，CPU 暂停
Thumb 状态：正常的执行代码的状态
操作模式
处理模式：执行 ISR 等异常处理，总是有特权访问等级
线程模式：普通状态，访问等级由寄存器 CONTROL 控制
软件可以将线程特权模式主动切换为非特权线程模式，必须借助异常机制才能从非特权模式切换到特权模式。
特权与非特权等级使得可以保护关键存储区域，这有助于开发出更健壮的嵌入式系统。
两种访问等级：特权等级、非特权等级(用户等级)。
特权状态既 CPU 想干什么干什么。非特权状态(用户状态)无法读写某些存储器区域。区分特权等级主要是为了 RTOS 使用。如嵌入式 OS 内核运行在特权访问等级，应用任务运行在非特权等级，这样可以避免应用破坏 OS 内核的运行。
特权等级和非特权等级的编程模型基本相同，除了存储器访问权限和几个指令的区别。
线程模式和处理模式的编程模型也类似，现成模式可以使用独立的 PSP，和 OS 内核的栈空间独立，避免应用任务栈溢出对 OS 的影响。
M3 内核启动后处于特权线程模式以及 Thumb 状态(不调试)。对于裸机开发，一直就是这样的了，非特权线程模式用不到，PSP 也用不到。
寄存器
Cortex-M3 处理器里有 R0 - R15 的寄存器组和 5 个特殊寄存器。
这里的所有寄存器无地址映射，只能使用 MSR MRS 和寄存器名字进行操作。
R0-R15
通用寄存器 13 个，R0 - R12 通用寄存器，复位值为 unknown
R0 - R7 低寄存器，16 位指令只能访问这些寄存器
R8 - R12 高寄存器，32 位指令可以访问这些寄存器
SP(stack pointer) 为栈指针寄存器，实际上有两个MSP(main SP)、PSP(process SP)
SP 就是 R13，在 thread mode 下，CONTROL 寄存器的 bit1 位控制具体的使用：0为MSP(复位默认)，1 为 PSP
MSP 的值为地址 0x0000 0000 处的值，也即 CPU 第一件事就是从 0 地址搬运 4byte 数据到MSP
PSP 复位值为 unknown
最低两位总是 0，即地址字对齐
LR(link register) 存放返回地址，复位值为 0xFFFF FFFF
R14，函数结束，将 LR 加载到 PC 返回调用处继续执行
调用子函数时，用来保存返回地址
中断处理时，保存中断返回值
调用函数 LR 值自动更新，因此需要入栈保护
地址为偶数，最低位有时会用 1 表示 Thumb 状态
PC(program counter) 为程序计数器，R15，bit0 永远是0，即地址 2byte 对齐。复位时，值为地址 0x00000004 的值，此处为复位函数的入口地址。
R15 ，有些跳转指令更新 PC 时会将最低位置 1 表示 Thumb状态
由此，m3内核芯片的启动流程：上电后，0x00000000 处的 4byte 加载到 MSP，然后 0x00000004 处的值加载到 PC，这里是复位程序的首地址，这些行为是电路自动完成，不需要程序控制，也是硬件和软件约定好的入口。
特殊寄存器
使用 C 语言开发时，这些寄存器几乎不用去考虑。在开发嵌入式 OS 时需要用着这些寄存器实现一些特性。
特殊寄存器有
程序状态寄存器 PSR
中断/异常屏蔽寄存器
处理器控制寄存器
程序状态寄存器
程序状态状态寄存器(program status register)也可以写成 xPSR，有 3 个寄存器：ASPR、ISRP、ESPR，application、interrupt、execution。这三个寄存器可以通过一个组合寄存器来访问。
寄存器位域编号
中断/异常屏蔽寄存器
寄存器有
PRIMASK
FAULTMASK
BASEPRI
这些寄存器用于异常或中断的屏蔽，这些寄存器基于优先等级屏蔽异常，只在特权等级下可以操作，默认全都为 0，即不屏蔽任何异常。
PRIMASK 只有 1 位，为 1 时，除了 NMI 和 HardFault，其他全都屏蔽
实现上，是把当前优先级提升为 0
FAULTMASK 只有 1 位，为 1 时，除了 NMI，全都屏蔽
BASEPRI 根据优先等级屏蔽
位数由 MCU 厂商设计实现，需要参考手册
汇编代码访问这些寄存器
除了 MRS MSR 指令，还有修改处理器状态指令，使用起来也很方便
控制寄存器
CONTROL 寄存器的功能
选择栈指针(MSP/PSP)
线程模式的特权等级控制
M4 处理器，有一位表示当前上下文是否使用浮点单元
此寄存器只能在特权等级进行修改，
nPRIV 定义线程模式下特权等级
0 特权等级
1 非特权等级
SPSEL 定义栈指针的选择
0 线程模式使用 MSP
1 线程模式使用 PSP，处理模式此位始终为0且不可写
复位后次寄存器默认为 0，即处于线程模式、具有特权等级、使用 MSP。此时可以写 CONTROL 切换为 PSP 并且退出特权等级。
处于非特权等级，就无法主动切换回特权等级了，这种设计提供了一个基本的安全模型。此时想有线程非特权等级切换到线程特权等级，需要借助异常机制。
使用嵌入式 OS 时，每次上下文切换都可以重新设置 CONTROL，以满足不同应用的需要。
嵌入式 OS 下，线程使用 PSP ，中断和OS内核使用 MSP。
读写 CONTROL 寄存器也是用 MSR MRS 指令
总线连接
不同总线能访问的地址范围是不同的。
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