阅读stm32m3架构编程手册随笔

发表于 2025-11-7 07:36

最近在研究freeRTOS的最小实现的代码，于是遇到了一堆“怪物”如下：

搞得我血压升高，满脸不适，于是过了一天我便想办法弄来了一本内核宝典，想要把它研究清楚。

首先，翻开编程手册的目录页：

一. 目录

第一章节主要围绕文档介绍：1.排版规范 2.寄存器的缩写列表 3.stm32m3处理器及其核心外设（重点，有三个：1，nvic中断向量控制器 2.scb系统控制块 3.systimer系统定时器）

第二章节主要围绕着cortex-m3处理器：1.编程模型 2.存储模型 3.异常模型 4 故障处理（故障时异常的子集）5.电源管理

第三章节主要围绕着cortex-m3处理器的指令集：1.指令集概要 2.内建函数（用以解决anis无法直接执行的一些cortex-m3的一些指令）3.关于指令说明 4.内存访问指令 5.基本的数据处理指南（guide你使用一些命令） 6.乘除的数据处理指南 7.饱和指令 8.位域指令 9.其他说明的介绍

第四章节主要围绕cortex-m3 核心的寄存器：1.关于stm32核心外设 2.mpu内存保护单元 3.nvic中断向量控制器 4.scb系统控制块 5.systick timer系统时钟定时器

二.第一章节

跳过1.1和1.2章节，我们来到了1.3部分，出现了一幅图主要是描述为内核服务的系统组件

他们分别是： 1.Bus Matrix 内核通过此矩阵访问 SRAM、外设、调试接口等，相当于内核的                                  交通调度中心。

                     2.Code Interface 内核从此接口获取指令（从Flash加载程序代码）

                     3.Debug Access Port 调试器通过此接口暂停/控制内核，查看寄存器状态

                     4.Data Watchpoints 监视内核访问的指定内存地址（如变量），触发调试事件

                     5.Flash Patch 在调试时动态修改Flash中的代码，绕过内核执行的原始指令

                     6.SRAM Interface 内核通过此接口读写运行时数据（变量、堆栈）

      2.接下来就讲了一些这个处理器的有点，像是高代码密度等待，然后就到了重要的部分：核心外设

三.第二章 Cortex-M3处理器

文章一开始就介绍了以下Cortex-M3处理器有两种处理器模式和两级软件执行权限

   两种模式即线程模式和中断模式，这个不用解释。

   两个特权模式即有特权和无特权，无特权模式的限制有 1.只能有限地去执行MSR和MRS指令并且不能使用CPS指令 2.不能访问系统定时器 NVIC SCB 3.严格限制访问内存和外设（一般在单片机上电复位 OS内核运行都是特权模式，但是用户任务是非特权模式主要是为了隔离保护，防止任务破坏核心资源）

   另外这个特权模式的切换主要是在CONTROL寄存器进行的。

      如上图所示，位0是用来切换特权/非特权模式。

      在结尾提到非特权模式如果想要切换特权模式可以使用svc指令触发svc中断来修改CONTROL寄存器。

      2.1.2 又讲了Stack,说处理器使用可一个完全递减时的栈，意味着栈指针一直指向最后一个栈项目，处理器实现了两个独立的栈（主栈和进程栈），选择可参考上面的CONTROL寄存器，但注意中断只能选择主栈，如下图所示：

2.1.3是核心寄存器

      以上需要**，三个大类，一类是通用寄存器(0-12)，一类是中间的栈指针、链接寄存器，程序计数器，最后是特殊寄存器。

      接下来，我将开始从通用寄存器开始介绍。

   1.通用寄存器中 R14，R12，R3，R2，R1，R0具有会自动保存到任务栈中的功能但是R4~R11需要保存。

      2. Link Register 存储着返回的子程序调用、函数调用和异常的信息，复位的时候值为0xFFFFFFFF

      示例如下：

      main:                         ; 主函数

      MOV R0,       #1       ;R0 = 1

      MOV R1,       #2       ; R1 = 2 BL add_func ;

      调用 add_func → **自动保存返回地址到 LR** ... ; 返回后继续执行此处 add_func: ; 加法函数 ADD R0, R0, R1 ; R0 = R0 + R1 BX LR ; **跳回 LR 保存的地址** → 返回 main

      3.Program counter 这个存储的是当前程序的地址，访问必须是半字对齐，复位以后在0x00000004这个地址

      接下来轮到特殊寄存器

      1.PSR 程序状态寄存器

可以看出这个psr是由apsr ipsr 和 espr拼凑而成互相之间不干扰。初次之外开可以用msr等指令自行组成自定义的寄存器，类型如下

接下来将列出apsr ipsr epsr

1.apsr(application program status register)

2.ipsr(interrupt program status register)

3.execution program status register

ICI:这是stm32精华所在，当程序进行r1到r12的保存任务的时候，出现了中断，这个时候i有ci就会在epsr[15:12]标记下一个要执行的状态r3，这样就能在中断返回的时候继续加载r3以后的操作，这也是stm32相较于esp32在实时性的一个优势。

接下来就到了异常掩码寄存器类（PRIMASK FAULTMASK BASEPRI CONTROL），他们的应用场景很广阔，比如：CAN 总线通信（位定位）电机换向（MOSFET开关）数字电源控制（PWM 占空比更新）
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原文链接：https://blog.csdn.net/m0_73991989/article/details/148953069

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