栈寄存器R0-R15

寄存器r0-r15含义

注意：R11=fp；R12=ip；R13=SP；R14=LR；R15=PC；R0,R1,R2用于传递参数和存放函数返回值。

注意：低地址的寄存器被压入低地址内存中，也就是说如果向下增长，高地址寄存器先压，向上增长测试低地址先压。 

注意：根据“ARM-thumb 过程调用标准”：
1. r0-r3 用作传入函数参数，传出函数返回值。在子程序调用之间，可以将 r0-r3 用于任何用途。被调用函数在返回之前不必恢复 r0-r3。---如果调用函数需要再次使用 r0-r3 的内容，则它必须保留这些内容。
2.  r4-r11 被用来存放函数的局部变量。如果被调用函数使用了这些寄存器，它在返回之前必须恢复这些寄存器的值。
3.  r12 是内部调用暂时寄存器 ip。它在过程链接胶合代码（例如，交互操作胶合代码）中用于此角色。在过程调用之间，可以将它用于任何用途。被调用函数在返回之前不必恢复 r12。

4. 寄存器 r13 是栈指针 sp。它不能用于任何其它用途。sp 中存放的值在退出被调用函数时必须与进入时的值相同。
5. 寄存器 r14 是链接寄存器 lr。如果您保存了返回地址，则可以在调用之间将 r14 用于其它用途，程序返回时要恢复

6. 寄存器 r15 是程序计数器 PC。它不能用于任何其它用途。pc ：总是包含下一个要被执行的指令的位置。 

lr   ：(总是)包含着退出时要装载到 pc 中的值。在 26-bit 位代码中它还包含着 PSR。 
sp  ：指向当前的栈块(chunk)限制，或它的上面。这是用于复制临时数据、寄存器和类似的东西到其中的地方。在 RISC OS 下，你有可选择的至少 256 字节来扩展它。 
fp 要么是零，要么指向回溯结构的最当前的部分。

M3内核基本结构

• Cortex-M3内核是32位的
• M3F103内核采用Thumb-2指令集
• 支持16/32位指令混合编码
• 内核模式分为handler（管理者）和thread（线程）模式。handler运行在特权级下，thread可运行在特权级下和用户级下
• 操作权限分两个等级:特权级和用户级，处理器复位后自动进入thread模式下的特权级，这时候程序具有全部权限，处理器配置完毕后自动进入thread的用户级，放弃对重要处理器的配置权限。当进入中断时，自动切换到handler级。通过control寄存器的第0位可以切换特权级
• 内核有18个寄存器，R0-R12、R13为SP寄存器、R14为LR寄存器、R15为PC寄存器、XPSR寄存器

R0-R12作为通用寄存器，这些通用寄存器用来存放临时数据，R0-R3在程序调用时可以用来传递函数参数和返回值，R12在某些情况下可以用来 保存子程序的中间值

SP是栈寄存器，用来指示当前栈的位置。在M3中有两个SP寄存器分别为MSP和PSP。MSP为缺省的栈指针，handler模式只能用MSP，thread模式可以使用MSP和PSP。注意任何时刻只有一个SP起作用，可简单的只使用MSP。

LR是链接寄存器，用来保存跳转后返回的地址。当发生函数调用时，LR寄存器中保存着函数返回后需要执行的指令地址。LR对普通函数调用时存储调用函数后的返回地址，但在中断发生时发生了变化。
当中断发生时，硬件自动存储R0-R3，R12，LR，PC，XPSR这8个寄存器，中断返回时自动恢复这8个寄存器。中断发生时将这8个寄存器压入PSP/MSP栈，进入中断服务程序后，硬件会自动将一个特殊的值EXC_RETURN而不是返回地址存入LR中，EXC_RETURN只有三个值，0xFFFFFFF1表示中断服务程序返回handler模式且使用MSP，0xFFFFFFF9表示中断服务函数返回thread模式且使用MSP，0XFFFFFFFD表示中断服务函数返回thread模式且使用PSP。
中断时由于LR不保存返回地址，所以根据栈中的PC值（下条指令地址）来寻找入口。
可以理解为M3内核机制进行了一个二级跳，先将8个寄存器数值压入栈中，再将代表中断返回所使用的工作模式以及栈寄存器的EXC_RETURN值存入LR中，中断退出时跳转到EXC_RETURN值，并从栈中取出8个寄存器值，这样就不仅找到了返回地址，又可以找到中断前的工作状态和栈指针。

PC寄存器存储的是当前所执行指令所在的地址。处理器通过PC寄存器找到其需要执行的指令，更改PC寄存器就会发生指令跳转。

XPSR--状态寄存器，这个状态寄存器由多个寄存器复合而成。APSR存放着程序的状态，IPSR存放着中断号，EPSR存放着执行程序的状态。

STM32F103处理器运行的程序完全由这18个寄存器控制，操作系统通过备份、还原更改寄存器来控制程序执行流程，实现任务切换。