ARM嵌入式系统开发：软件设计与优化--第二章ARM处理器基础

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1、寄存器：

总共有37个寄存器，最多可以有17个活动寄存器（16个数据寄存器，2个状态寄存器：CPSR和SPSR）

R13：堆栈指针：指向当前处理器模式的堆栈栈顶

R14：链接寄存器，保存子程序的返回地址。【当执行子程序调用指令(BL)时,R14可得到R15(程序计数器PC)的备份】

R15：程序技术器，处理器下一条要取出的指令地址。【ARM状态下，指令4字节对齐，位[1:0]为0。位[31:2]保存PC】

【注】快速中断的r8-r12是分组寄存器，r13-r14每种模式都有自己的分组寄存器。r15没有分组寄存器。用户模式和系统模式没有分组寄存器。

2、当前程序状态寄存器CPSR：

3、处理器模式：

除了用户模式外，每一种模式可以改写cpsr中的模式位来改变。当一个异常或中断发生的时候cpsr寄存器被保存到相应模式的spsr寄存器中，但是当用户程序改写cpsr寄存器切换模式的时候，cpsr不会被自动保存。系统上电：从管理模式开始，ARM指令状态。

• 除了USR和SYS外都是异常模式
• 除了USR外都是特权模式 , 特权模式可以通过直接修改CPSR中相应的位来切换到USR，但是USR不能直接修改CPSR，只能通过指令，
• OS的内核态程序工作在SVC模式, 用户态程序工作在USR模式
• ARM的CPU复位就处于SVC模式，执行完启动代码后就需要切换到USR模式

 

4、Thumb指令

指令的操作数仍然是32位，寻址地址是32位。

该状态下，读取R15（PC）位0为0，位31-1保存了程序计数器的地址。写入R15时，位0被忽略，位31-1保存了程序计数器要写入的值。即：PC的位0一直保持为0，前面31位保存了下一条指令的地址。

ARM指令：字对齐，地址的最后两位为0；thumb指令：半字对齐，地址的最后一位为0。【因此最后一位不可能是有用地址】

可以使用R0-R7寄存器。有些指令还可以使用PC、lr、sp寄存器。

【解释】：BX跳转到,最后一位为0时，表示thumb指令的地址。于是编译器自动加上状态切换指令、并且和0xfffffffe进行与操作。然后得到真正的指令地址，并复制给PC寄存器。

【加1操作，由编译器完成。去1 -- 可能是硬件自动完成，并不产生指令】

arm与thumb间的切换

  1，由arm状态切换到thumb

　　状态将寄存器的最低位设置为1

       BX指令：R0[0]=1，则执行BX  R0指令将进入thumb状态

  2，由thumb状态切换到ARM状态

寄存器最低位设置为0

    BX指令：R0[0]=0，则执行BX  R0指令将进入arm状态

当处理器进行异常处理时，则从异常向量地址开始执行，将自动进入ARM状态。
        注意：ARM处理器复位后开始执行代码时总是只处于ARM状态；

                  Cortex-M3只有Thumb-2状态和调试状态；

                  由于Thumb-2具有16位/32位指令功能，因此有了thumb-2就无需Thumb了。

                  另外，具有Thumb-2技术的ARM处理器也无需再ARM状态和Thumb-2状态间进行切换了，因为thumb-2具有32位指令功能。

    总的说，arm状态与Thumb状态的本质区别就是指令的位数不同，arm是32位的指令状态，而thumb是16位 的指令状态，而thumb-2状态是arm状态和thumb状态的结合和优化。