【經驗筆記】Cortex-M4寄存器組介紹

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樓主

ID:82781 發表于 2015-6-24 17:00 | 只看該作者回帖獎勵

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燒完水回來繼續發力第三更（呵呵，小說的感覺又來了有木有），嘿嘿，連續寫了兩篇有點找回了以前的感覺，狀態頗佳，呵呵，所以還是寫完再去吃飯去吧~
其實本篇內容早就想寫出來，畢竟介紹了這么多飛思卡爾的Kinetis但一直沒有專門介紹過它的內核——Cortex-M4。因為如果你想深入研究一款片子，了解其內核是必要的，所以本篇就先拿出內核的基本——寄存器組作為敲門磚開啟我們研究內核的大門，呵呵，說的有點大了，不過以后我肯定還會陸續寫一些內核的東西，從深處挖掘知識的應用。下面不多說了，進入正題（部分資料參考了Cortex-M3內核）：

如上圖，R0~R12為32位通用寄存器，通用寄存器又分為高組和低組，至于通用寄存器的作用（可以回去看看51內核的R0~R7）可能有人會說我們用C編程的時候不會考慮它們，只有匯編才會用到，但是實際上無論是在啟動代碼部分還是操作系統移植的時候都會接觸到它們，甚至到以后考慮程序優化的時候也會用到的，所以重要性不言而喻，這也是我為什么最開始就介紹它的理由之一。下面就分別介紹下這幾個寄存器（參考了CM3權威指南部分資料，因為在寄存器組方面CM4和CM3是一樣的）：
（1）通用寄存器R0~R7：為低組寄存器，所有指令都可以訪問，大小為32位，復位后初始值不定；
（2）通用寄存器R8~R12：為高組寄存器，只有部分的16位Thumb指令可以訪問，32位Thumb-2指令不受限制，大小為32位，復位后初始值仍然不定；
（3）R13為堆棧指針（即SP，這個應該都知道了），CM4內核和CM3內核是一樣的，有兩個堆棧指針（注意都是共用R13，只不過不能同時訪問罷了，引用R13即引用當前使用的指針（MSP or PSP））。其中MSP（主堆棧指針）即默認的堆棧指針，一般由OS內核、異常服務例程以及所有需要特權訪問的應用程序代碼使用；而PSP（進程堆棧指針）用于常規的應用代碼（即不處于異常服務例程中時）。
（4）R14為連接寄存器（即LR），主要作用就是保存子程序的返回地址，以便在執行完子程序時恢復現場；
（5）R15為程序計數器（即PC，這個如果不知道可以放棄編程了，哈哈），可以在程序里直接插入PC以跳轉到相應的地址（不過不更新LR），所以功能大大滴有用。另外由于CortexM系列采用指令流水線技術，所以如果讀PC返回值的話應該是當前指令的地址+4的，這個需要注意一下。
另外除了通用寄存器之外，CM4的內核還包括三組寄存器即程序狀態寄存器組（PSRs）、中斷屏蔽寄存器組（PRIMASK、FAULTMASK以及BASEPRI）和控制寄存器（Control）：