Cortex M3处理器工作模式及中断过程

1.      工作模式

         线程模式（Thread mode）：处理器复位或异常退出时为此模式。此模式下的代码可以是特权代码也可以是用户及代码，通过CONTROL[0]控制。

         处理模式（Handler mode）：出现异常（包括中断）时进入此模式，此模式下所有代码为特权访问。

2.      工作状态

         Thumb状态（正常执行指令状态）和调试状态

3.      代码限权

          特权访问：对处理器资源拥有完全访问限权；处理器复位后进入此访问模式；清零 CONTROL[0]进入用户模式。

          用户访问：禁止访问多数系统寄存器。只能通过进入异常（中断）来返回特权模式。进入异常前是用户级访问，则退出异常时自动回到用户及，除非在异常中修改CONTROL[0]位。

4.      M3寄存器

        r0-r12:通用寄存器，其中r8-r12只能被32位指令访问。

        r13（SP）：堆栈指针；线程模式时可以在线程堆栈和主堆栈之间切换，但处理模式只使用主堆栈。两个堆栈同一时刻只有一个可见，进入、退出异常时自动切换堆栈。

        r14（LR）：链接寄存器，保存子程序或异常的返回地址（要实现嵌套，必须入栈）。

        r15（PC）：程序计数器

        xPSR：特殊用途的程序状态寄存器

5.      异常    

        进入异常步骤：

1．  处理器在当前堆栈上把xPSR、PC、LR、r12、r3~r0八个寄存器自动依次入栈。

2．  读取向量表（如果是复位中断，更新SP值）

3．  根据向量表更新PC值

4．  加载新PC处的指令（2、3、4步与1步同时进行）

5．  更新LR为EXC_RETURN（EXC_RETURN表示退出异常后返回的模式及使用的堆栈）。

         退出异常步骤：

1.      根据EXC_RETURN指示的堆栈，弹出进入中断时被压栈的8个寄存器。

2.      从刚出栈的IPSR寄存器[8:0]位检测恢复到那个异常(此时为嵌套中断中)，若为0则恢复到线程模式。

3.      根据EXC_RETURN,选择使用相应SP。

         末尾连锁（Tail-chaining）：当前正在执行中断，又有一个中断到来且这个中断优先级比正在执行的中断优先级低（如果有其他被压栈的低优先级中断则要比这些中断优先级高），这个中断暂时被挂起，等到当前中断执行完后不再执行堆栈操作，而直接进入挂起的中断。

         迟来：前一个中断还没有进入执行阶段（但处理器状态已经保存），后面来了一个高优先级中，则前一个中断被抢占，后来的高优先级中断不需要再保存寄存器状态。