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编程问答

Cortex-M3-寄存器

發布時間：2024/4/13 编程问答 37 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Cortex-M3-寄存器小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

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。

寄存器組

R0-R12：通用寄存器?

R0‐R12 都是 32 位通用寄存器，用于數據操作。但是注意：絕大多數 16 位 Thumb 指令只能訪問 R0‐R7，而 32 位 Thumb‐2 指令可以訪問所有寄存器。

Banked 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）：復位后缺省使用的堆棧指針，用于操作系統內核以及異常處理例程（包括中斷服務例程）
進程堆棧指針（PSP）：由用戶的應用程序代碼使用。
堆棧指針的最低兩位永遠是 0，這意味著堆棧總是 4 字節對齊的。
要注意的是，并不是每個應用都必須用齊兩個堆棧指針。簡單的應用程序只使用 MSP就夠了。堆棧指針用于訪問堆棧，并且 PUSH 指令和 POP 指令默認使用 SP。
在 ARM 編程領域中，凡是打斷程序順序執行的事件，都被稱為異常(exception)。除了外部中斷外，當有指令執行了“非法操作”，或者訪問被禁的內存區間，因各種錯誤產生的 fault，以及不可屏蔽中斷發生時，都會打斷程序的執行，這些情況統稱為異常。在不嚴格的上下文中，異常與中斷也可以混用。另外，程序代碼也可以主動請求進入異常狀態的（常用于系統用）。

R14：連接寄存器

當呼叫一個子程序時，由 R14 存儲返回地址
R14 是連接寄存器（LR）。在一個匯編程序中，你可以把它寫作 both?LR 和 R14。LR 用于在調用子程序時存儲返回地址。例如，當你在使用 BL(分支并連接，Branch?and?Link)指令時，就自動填充 LR 的值。

盡管 PC 的 LSB 總是 0（因為代碼至少是字對齊的），LR 的 LSB 卻是可讀可寫的。這是歷史遺留的產物。在以前，由位 0 來指示 ARM/Thumb 狀態。因為其它有些 ARM 處理器支持ARM 和 Thumb 狀態并存，為了方便匯編程序移植，CM3 需要允許 LSB 可讀可寫
不像大多數其它處理器，ARM 為了減少訪問內存的次數（訪問內存的操作往往要 3 個以上指令周期，帶 MMU和 cache 的就更加不確定了），把返回地址直接存儲在寄存器中。這樣足以使很多只有 1 級子程序調用的代碼無需訪問內存（堆棧內存），從而提高了子程序調用的效率。如果多于 1 級，則需要把前一級的 R14 值壓到堆棧里。在 ARM上編程時，應盡量只使用寄存器保存中間結果，迫不得以時才訪問內存。在 RISC 處理器中，為了強調訪內操作越過了處理器的界線，并且帶來了對性能的不利影響，給它取了一個專業的術語：濺出。。

R15：程序計數寄存器,也就是PC指針

指向當前的程序地址。如果修改它的值，就能改變程序的執行流。
在匯編代碼中你也可以使用名字“PC”來訪問它。因為 CM3 內部使用了指令流水線，讀 PC 時返回的值是當前指令的地址+4。比如說：
0x1000: MOV R0, PC ; R0 = 0x1004
如果向 PC 中寫數據，就會引起一次程序的分支（但是不更新 LR 寄存器））。CM3 中的指令至少是半字對齊的，所以 PC 的 LSB 總是讀回 0。然而，在分支時，無論是直接寫 PC 的值還是使用分支指令，都必須保證加載到 PC 的數值是奇數（即 LSB=1），用以表明這是在Thumb 狀態下執行。倘若寫了 0，則視為企圖轉入 ARM 模式，CM3 將產生一個 fault 異常。

特殊功能寄存器

特殊寄存器

注:

拓展:關于R15,PC指針描述

不管是ARM狀態還是Thumb狀態,至少都是半字對齊,ARM狀態是字對齊.
區別在于尋址之后,對程序指針 PC,也就是R15的處理,Thumb狀態的尋址之后,PC值尾位自己置1.ARM狀態尾位不動.
而Thumb2指令集,也是如此,Thumb2編譯出的函數,地址是半字對齊的,也可能是字對齊,即同時兼容了前ARM內核的狀態,但是,不過是半字對齊還是字對齊,都將PC尾位置1.
所以,你一定是讀取了PC的值,如果你直接讀取函數的地址,不可能出現函數在奇數的情況.

以上是生活随笔為你收集整理的Cortex-M3-寄存器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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