ARM Cortex-M3 学习笔记(1)
Cortex-M3寄存器等基础知识
Cortex-M3寄存器等基础知识1.寄存器 CM3拥有R0~R15通⽤寄存器和⼀些特殊功能寄存器 R0~R12这些通⽤寄存器，复位初始值都是不可预料的2.CM3有R0到R15的通⽤寄存器组注：绝⼤部分的16位thumb只能访问R0到R7，⽽32位thumb-2可以访问全部寄存器3.特殊功能寄存器3.1程序状态寄存器组（应⽤程序PSR+中断号PSR+执⾏PSR）3.2中断屏蔽寄存器组：⽤于控制异常的除能和使能3.3控制寄存器：⽤于定义特权级别和当前使⽤哪个堆栈指针4.操作模式和特权级别：两种操作模式(处理器模式)：Handler模式和线程模式（⽤于区分异常服务例程的代码和普通程序的代码）两种特权等级：特权级和⽤户级（是指在硬件层⾯上对存储器访问权限的设置）注：CM3在运⾏主程序（即线程模式）可以使⽤特权级别和⽤户级别；但是异常服务例程（即handler模式）只能使⽤特权级别。
当处于线程+⽤户模式时⼀些访问权限将被禁⽌将代码区分成⽤户级和特权级，有利于程序架构的稳定，如某⼀个⽤户代码出问题，不会使其成为害群之狗，因为⽤户级别的代码是禁⽌对⼀些要害寄存器操作的。
5.异常处理5.1CONTROL[0]=0;5.2CONTROL[0]=1;CONTROL[0]只有在特权级别下可以访问，若在⽤户级别想访问先通过"系统服务呼叫指令（SVC）"来触发SVC异常，然后在该异常的服务例程中可以修改CONTROL[0]。
6.下⾯是各操作模式的转换7.异常和中断可以有11个系统异常和最多240个外部中断（IRQ），具体芯⽚使⽤了多少要看芯⽚制造⼚商。
作为中断功能的强化，NVIC 还有⼀条NMI输⼊信号线，具体做什么由芯⽚制造商决定，NMI（not masked interrupted）8.向量表：当⼀个异常被CM3内核接受。
对应的异常Handler就会执⾏，向量表⽤来决定Handler的⼊⼝地址。
深入浅出STM32系列ARM_Cortex-M3
学习共享电子书 整理： 刘君华（石家庄） 单位：河北先河环保 ljhc51@
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STM32学前班教程之一：为什么是它 经过几天的学习，基本掌握了 STM32的调试环境和一些基本知识。想拿出来与大家共享，笨教程本着最大限度简化删减 STM32入门的过程的思想，会把我的整个入门前的工作推荐给大家。就算是给网上的众多教程、笔记的一种补充吧，所 以叫学前班教程。其中涉及产品一律隐去来源和品牌，以防广告之嫌。全部汉字内容为个人笔记。所有相关参考资料也 全部列出。:lol 教程会分几篇，因为太长啦。今天先来说说为什么是它——我选择 STM32的原因。 我对未来的规划是以功能性为主的，在功能和面积之间做以平衡是我的首要选择，而把运算放在第二位，这根我的专业 有关系。里面的运算其实并不复杂，在入门阶段想尽量减少所接触的东西。 不过说实话，对 DSP 的外设并和开发环境不满意，这是为什么 STM32一出就转向的原因。下面是我自己做过的两块 DSP28 的全功能最小系统板，在做这两块板子的过程中发现要想尽力缩小 DSP 的面积实在不容易（目前只能达到50mm×45mm， 这还是没有其他器件的情况下），尤其是双电源的供电方式和1.9V 的电源让人很头疼。 后来因为一个项目，接触了 LPC2148并做了一块板子，发现小型的 ARM7在外设够用的情况下其实很不错，于是开始搜 集相关芯片资料，也同时对小面积的 AVR 和51都进行了大致的比较，这个时候发现了 CortexM3的 STM32，比2148拥有 更丰富和灵活的外设，性能几乎是2148两倍（按照 MIPS 值计算）。正好2148我还没上手，就直接转了这款 STM32F103。
6、目标板主要分为一体化设计（与调试器、供电整合）和单独设计两类，详细产品比较见豆皮的《如何选择 STM32开 发板》。
01-第一章Cortex-M3处理器简介
• 使用 Thumb-2 指令集，集 Thumb 指令集和 ARM 指令集优点于一体；
• 采用 Harvard 结构，同时存取指令和数据；三段 流水线；
• 可在单周期内完成 32 位乘法；硬件除法； • 有 Thumb 和 Debug 两种操作状态； • 有 Handler 和 Thread 两种操作模式； • 快速进入和退出中断服务程序； • 可中断连续 LDM/STM、PUSH/POP 指令； • 支持 ARMv6 类型的 BE8/LE； • 支持 ARMv6 非对齐访问。
• 高度的集成整合：STM32 处理器最大程度地实现 集成，尽可能地减少对外部器件的要求。
• 易于开发，可使产品快速进入市场。
1.3.4 STM32 处理器开发工具
嵌套矢量中断控制器（Nested Vectored Interrupt Controller，
NVIC）特点
• 外部中断数量可配置为从 1 到 240 个； • 用来表示优先权等级的位数可配置为从 3 到 8； • 支持电平触发和脉冲触发中断； • 中断优先级可动态重置； • 支持优先权分组； • 支持尾链技术；
基本型与增强型配置的差异
1.3.3 STM32 系列MCU 的优点
• 先进的内核结构：STM32 系列使用了 ARM 最新 的、先进架构的 Cortex-M3 内核。
ARMCortex-M3处理器学习总结
ARMCortex-M3处理器学习总结ARMCortex-M3处理器学习总结在学习了《嵌入式Linux系统》这门课后，本人简单学习了ARMCortex-M3处理器，有了一点粗略的认识，下面将从性能，特性，用途这三方面来介绍ARMCortex-M3处理器。
1性能参数Cortex‐M3是一个32位处理器内核。
内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的。
CM3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。
这样一来数据访问不再占用指令总线，从而提升了性能。
为实现这个特性，CM3内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合优化过，并且它们可以并行工作。
但是另一方面，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间（一个统一的存储器系统）。
比较复杂的应用可能需要更多的存储系统功能，为此CM3提供一个可选的MPU，而且在需要的情况下也可以使用外部的cache。
另外在CM3中，Both小端模式和大端模式都是支持的。
CM3内部还附赠了好多调试组件，用于在硬件水平上支持调试操作，如指令断点，数据观察点等。
另外，为支持更高级的调试，还有其它可选组件，包括指令跟踪和多种类型的调试接口。
2特性ARMCortex-M3的特性总结为以下几方面：●功耗低。
延长了电池的寿命——这简直就是便携式设备的命门（如无线网络应用）。
●实时性好。
采用了很前卫甚至革命性的设计理念，使它能极速地响应中断，而且响应中断所需的周期数是确定的。
●代码密度得到很大改善。
一方面力挺大型应用程序，另一方面为低成本设计而省吃俭用。
●使用更方便。
现在从8位/16位处理器转到32位处理器之风刮得越来越猛，更简单的编程模型和更透彻的调试系统，为与时俱进的人们大大减负。
●低成本的整体解决方案。
让32位系统比和8位/16位的还便宜，低端的Cortex‐M3单片机甚至还卖不到1美元。
●遍地开花的优秀开发工具。
免费的，便宜的，全能的，要什么有什么。
ARM Cortex-M3处理器简介 读后感
读后感：ARM Cortex-M3处理器简介ARM, 读后感, 处理器, 简介首先谈谈我对这个系列先入为主的感觉。
Cortex-M3是ARM7的升级版本。
个人认为：ARM7本身并不是完全针对MCU来设计的，但是众多芯片厂家以ARM7为内核做了很多32位MCU芯片。
例如Atmel和NXP的ARM7系列。
Cortex-M3是真正针对MCU应用来设计的，这一点在功能取舍和性能偏向上得到反映。
那么与ARM7相比较，Cortex-M3有哪些区别和特点呢？加速设计：哈佛结构替代ARM7的冯.诺伊曼结构。
哈佛结构就是指令和数据总线分开。
这样取指令和取数据可以同时进行。
很适合将指令放在片内FLASH，将数据放在片内SRAM的MCU结构。
在ARM7的3级流水线之上增加了分支预测。
减少了程序跳转时流水线被打断的时间消耗。
ALU支持硬件乘法和硬件除法。
数学计算能力增强。
单周期32位乘法。
Bit-Band技术：简单地说，就是增强了位操作性能。
SRAM中有专门的Bit-Band区域，可以按位进行寻址（使用别名地址）。
而且，这样的位操作是原子操作。
这在实现互斥功能时有用。
一些DSP运算专用的位操作指令，比如bit翻转。
节省存储器使用量的技术：位寻址是可以节省bool型变量的存储器使用的。
ARM7的short变量要16位对齐、int变量要32位对齐。
Cortex-M3不用对齐。
这个问题，一般看法是，对齐可以简化设计。
个人认为这个好处有限。
指令集的优化。
现在叫Thumb-2了。
ARM7有两种指令集：ARM和Thumb，两种指令模式可以切换。
个人感觉比较怪。
处理器模式的简化：我们知道ARM7有很多种处理器模式，目的主要应该是支持复杂的操作系统。
Cortex-M3的处理器模式现在有两个：Thread模式和handler模式。
Thread模式相当于用户模式了，有两种访问方式：有特权方式和无特权方式。
结构区别：ARM7是个纯内核，中断控制器和存储器接口是芯片厂家扩展的。
arm cortex m3权威指南读书笔记
chapterI 介绍ARMv7 A:用于高性能的“开放应用平台”——越发接近电脑R:用于高端嵌入式系统，尤其是那些带有实时要求的——既要快又要实时M:用于深度嵌入的、单片机风格的系统中Chapter II CORTEX-M3概览哈佛结构拥有独立的指令总线和数据总线，但这两条总线共享一个存储器空间CM3拥有R0~R15的寄存器组，其中R13作为堆栈指针SP。
SP有两个，但在同一时刻只能看到一个，这就是所谓的"banked"寄存器。
1.R0~R12是32位通用寄存器，用于数据操作。
！！：绝大多数16位的thumb指令只能访问R0~R7，而32位的thumb指令可以访问全部寄存器。
2.banked R13：两个堆栈指针主堆栈指针（MSP）：复位后默认使用进程堆栈指针（PSP）:由用户的应用程序代码使用堆栈指针的最低两位永远是0，这意味着堆栈总是4字节对齐的。
实际上，R13的最低两位被硬线连接到0。
3.R14：连接寄存器：当调用一个子程序时，由R14存储返回地址4.R15：程序计数寄存器：只向当前程序地址5.特殊功能寄存器：程序状态子寄存器组（PSR）中断屏蔽寄存器组（primask，faultmask，besepri）控制寄存器（control）还支持两级特权操作：特权级和用户级在CM3运行主应用程序时（thread mode），既可以使用用户特权级，也可以使用用户级；但是异常服务例程必须在特权级下执行。
复位后，默认进入thread mode，特权级访问。
在特权级下，程序可以访问所有范围的存储器（如果有MPU，则必须在MPU规定范围之外），并且可以执行所有指令。
一旦进入用户级，想要进入特权级必须：执行一条系统调用指令（SVC），这会出发SVC异常，然后由异常服务例程接管，如果批准进入，则异常服务例程修改control寄存器，才能在用户级的thread mode 下重新进入特权级。
ARMCortex-M3权威指南-基础（1）
指令和存储总线：有两条代码存储区总线负责对代码存储区的访问，分别是 I-Code 总线和 D-Code 总线。前者用于取指，后者用于查 表等操作，它们按最佳执行速度进行优化。 系统总线：用于访问内存和外设，覆盖的区域包括 SRAM，片上外设，片外 RAM，片外扩展设备，以及系统级存储区的部分空间。 私有外设总线：负责一部分私有外设的访问，主要就是访问调试组件。它们也在系统级存储区。
2. CONTROL[0]：仅当在特权级下操作时才允许写该位。一旦进入了用户级，唯一返回特权级的途径，就是触发一个（软）中断，再由 服务例程改写该位。
操作模式和特权级别
操作模式：处理者模式(handler mode)和线程模式（thread mode）。引入两个模式的本意，是用于区别普通应用程序的代码和异常服 务例程的代码——包括中断服务例程的代码。 特权分级：特权级和用户级。这可以提供一种存储器访问的保护机制，使得普通的用户程序代码不能意外地，甚至是恶意地执行涉及 到要害的操作。处理器支持两种特权级，这也是一个基本的安全模型。
特权级和用户级区别：在 CM3 运行主应用程序时（线程模式），既可以使用特权级，也可以使用用户级；但是异常服务例程必须在特 权级下执行。复位后，处理器默认进入线程模式，特权极访问。在特权级下，程序可以访问所有范围的存储器并且可以执行所有指 令。
特权级和用户级切换：在特权级下的程序可以为所欲为，但也可能会把自己给玩进去——切换到用户级。一旦进入用户级，再想回来 就得走“法律程序”了——用户级的程序不能简简单单地试图改写 CONTROL 寄存器就回到特权级，它必须先“申诉”：执行一条系统调用 指令(SVC)。这会触发 SVC 异常，然后由异常服务例程（通常是操作系统的一部分）接管，如果批准了进入，则异常服务例程修改 CONTROL 寄存器，才能在用户级的线程模式下重新进入特权级。事实上，从用户级到特权级的唯一途径就是异常：如果在程序执行 过程中触发了一个异常，处理器总是先切换入特权级， 并且在异常服务例程执行完毕退出时，返回先前的状态。 引入特权级和用户级目的：能够在硬件水平上限制某些不受信任的或者还没有调试好的程序，不让它们随便地配置涉及要害的寄存 器，因而系统的可靠性得到了提高。
第二章ARM_Cortex-M3内核结构
在线程模式＋用户级下，对系统控制空间（SCS，0xE000E000～0xE000EFFF，包括NVIC、SysTick、MPU以及代码调试控制所用的寄存器）的访问将被禁止。除此之外，还禁止使用MRS/MSR访问，除了APSR之外的特殊功能寄存器。如果操作，则对于访问特殊功能寄存器的，访问操作被忽略；而对于访问SCS空间的，将产生错误。
第二章ARM Cortex-M3内核结构
教学目标
通过本章的学习，要理解ARM Cortex-M3内核结构，结合MCS-51单片机，分析其优缺点；掌握ARM Cortex-M3内核寄存器组织、处理器运行模式、存储器映象、异常及其操作；了解存储器保护单元及应用；了解ARM Cortex-M3调试组件的工作原理及应用。
图
把代码按特权级和用户级分开处理，有利于使Cortex-M3的架构更加稳定可靠。例如，当某个用户程序代码出问题时，可防止处理器对系统造成更大的危害，因为用户级的代码是禁止写特殊功能寄存器和NVIC中寄存器的。另外，如果还配有MPU，保护力度就更大，甚至可以阻止用户代码访问不属于它的内存区域。
在引入了嵌入式实时操作系统中，为了避免系统堆栈因应用程序的错误使用而毁坏，我们可以给应用程序专门配一个堆栈，不让它共享操作系统内核的堆栈。在这个管理制度下，运行在线程模式的用户代码使用PSP，而异常服务例程则使用MSP。这两个堆栈指针的切换是智能全自动的，在异常服务的始末由Cortex-M3硬件处理。
控制寄存器：CONTROL有两个作用，其一用于定义处理器特权级别，其二用于选择堆栈指针，如表3.3所示。
表
位
功能
CONTROL[1]
堆栈指针选择
0：选择主堆栈指针MSP
1：选择进程堆栈指针PSP
ARM Cortex-M3 学习笔记(5)
ARM Cortex-M3 学习笔记(5)最近在学ARM Cortex-M3，找了本号称很经典的书An Definitive Guide to The ARM Cortex-M3 在看。
这个系列学习笔记其实就是在学习这本书的过程中做的读书笔记。
第五章存储器系统地址空间分配对比更早版本的ARM 内核，Cortex-M3 的地址空间分配相对来说是固定的。
尤其是内部的私有外设，地址分配是固定不变的。
这为软件移植提供很大的方便。
图1 Cortex-M3 地址空间分配片内SRAM 地址空间和片内外设地址空间中各有1MB 是所谓的位带区。
这个区数据可以按位访问。
外部SRAM 和外部外设地址空间中没有位带区。
RAM 地址空间与外设地址空间最大的区别是RAM 地址空间中的存储的数据是可以作为程序代码运行的，而外设地址空间中的数据却不能运行。
当然，程序最好还是放到片内的代码区，因为对这个区域的访问有专用的总线，因此读取程序代码与读取RAM 区的数据可以同时进行，效率最高。
Bit-Band 操作在0x20000000 和0x40000000 地址处开始的1MB 空间被称为bit-band region。
这个区域内的数据的每一位都被映射了到了一个32 位宽的word 的最低一位，被映射到的地址空间称为bit-band alias address range。
比如说，0x20000000 对应字节第0 位映射到了0x22000000 的第0 位。
0x20000000 的第1 位映射到了0x22000004 的第0 位，其他的以此类推。
这样，读取0x22000004 就相当于读取0x20000000 的第1 位。
写0x22000004 的第0 位就相当于写0x20000000 的第1 位。
对bit-band aliasaddress range 中数据的读写都是原子操作。
第5章ARM Cortex-M3指令系统
1 CM3指令系统概述
2 CM3的一些特殊指T4的ARM7TDMI开始，ARM处理器一直同时 支持两种独立的指令集：
ARM指令集，在ARM态执行； Thumb指令集，Thum态执行； 执行此两种指令时，处理器需要在ARM与Thumb两
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数据翻转指令
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数据翻转指令
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数据翻转指令
例如，记R0=0x12345678，在执行下列两条指令
REV R1, R0 REVH R2, R0 REV16 R3, R0
后，则R1=0x78563412，R2=0x12347856， R3=0x34127856
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位段操作指令
#lsb
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1. CM3指令系统概述
Thumb-2指令集中既有16位也有32位指令，处理器 是如何识别的？ 根据PC指向的指令字的第一个半字的Bits[15:11]来 确定其是16位还是32位指令。若是16位指令，第一 个半字与第二个半字均为两条独立的指令；若是32 位指令，将第一个半字与紧邻的第二个半字一起构 成一条32位指令。
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1. CM3指令系统概述
统一汇编语言语法（UAL）
CM3统一汇编语言语法（UAL）统一了Thumb‐2指 令集中的16位与32位指令的语法格式，允许开发者以 相同的语法格式书写这两种不同长度的指令，并且由 汇编器来决定是使用16 位指令，还是使用32 位指令 。
6
1. CM3指令系统概述
例如原16位Thumb指令：
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带符号扩展指令
这 2条指令是为优化C 的强制数据类型转换而设的，把数据 宽度转换成处理器喜欢的32 位长度（处理器字长是多少，就 喜欢多长的整数，其操作效率和存储效率都最高）。 例，记R0=0x55aa8765,则
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ARM Cortex-M3 学习笔记(1)
最近在学ARM Cortex-M3，找了本号称很经典的书An Definitive Guide to The ARM Cortex-M3 在看。
这个系列学习笔记其实就是在学习这本书的过程中做的读书笔记。
第一章简介这一章的内容主要是介绍Cortex-M3 内核是如何的
强悍。
还顺带着介绍了ARM 系列的发展历史和路线。
ARM 公司成立于1990 年，ARM 公司是Advanced RISC Machines Ltd.的缩写，当然ARM 就是Advanced RISC Machines 的缩写了，ARM 公司是由Apple，Acorn 和VLSI 三家共同出资创建的。
ARM 处理器内核的发展可以用一张图来说明：
图1 ARM 处理器内核的发展从上图中可以看到，ARM 7 系列是基于v4 内核的，ARM9 系列是基于v5 内核的，ARM11 是基于v6 内核的，而Cortex 系列则是基于v7 内核的。
指令集的演化可以用下图来描述：
图2 指令集演进图Cortex-M3 采用Thumb-2 指令集，不支持ARM 指令集，对Thumb-2 指令集其实也只是部分的支持，有很少一部分Thumb-2 指令是不
支持的。
由于不支持ARM 指令集，也就没有了处理器状态在Thumb 和ARM
之间来回的切换，省去了很多麻烦。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。