cotex单片机寄存器（cm3为例）

 ARM单片机寄存器列表：

 

堆栈指针 R13
  R13 是堆栈指针。在 CM3 处理器内核中共有两个堆栈指针，于是也就支持两个堆栈。
当引用 R13（或写作 SP）时，你引用到的是当前正在使用的那一个，另一个必须用特殊的指
令来访问（MRS,MSR 指令）。这两个堆栈指针分别是：
     主堆栈指针（MSP），或写作 SP_main。这是缺省的堆栈指针，它由 OS 内核、异常服务
例程以及所有需要特权访问的应用程序代码来使用。
     进程堆栈指针（PSP），或写作 SP_process。用于常规的应用程序代码（不处于异常服
用例程中时）。

MSP和PSP 的含义是Main_Stack_Pointer 和Process_Stack_Pointer

堆栈的 PUSH 与 POP
  堆栈是一种存储器的使用模型。它由一块连续的内存，以及一个栈顶指针组成，用
 于实现“先进后出”的缓冲区。其最典型的应用，就是在数据处理前先保存寄存器的值，
再在处理任务完成后从中恢复先前保护的这些值。 

因此，在 PUSH 新数据时，堆栈指针先减一个单元。通常在进入一个子程序后，第一件事就是把寄存器的值先
PUSH 入堆栈中，在子程序退出前再 POP 曾经 PUSH 的那些寄存器。另外，PUSH 和 POP 还
能一次操作多个寄存器。

可以使用 SP 表示 R13。在程序代码中，both MSP 和 PSP 都被称为 R13/SP。

不过，我们可以通过 MRS/MSR 指令来指名道姓地访问具体的堆栈指针。
 MSP，亦写作 SP_main，这是复位后缺省使用堆栈指针，服务于操作系统内核和异常服
务例程；而 PSP，亦写作 SP_process，典型地用于普通的用户线程中。

寄存器的 PUSH 和 POP 操作永远都是 4 字节对齐的——也就是说他们的地址必须是
0x4,0x8,0xc,……。这样一来，R13的最低两位被硬线连接到0,并且总是读出0 （Read As Zero）。

连接寄存器 R14
  R14 是连接寄存器（LR）。在一个汇编程序中，你可以把它写作 both LR 和 R14。LR 用于
在调用子程序时存储返回地址。例如，当你在使用 BL(分支并连接，Branch and Link)指令时，
就自动填充 LR 的值。

main ;主程序
…
BL     function1 ; 使用“分支并连接”指令呼叫 function1
; PC= function1，并且 LR=main 的下一条指令地址
…
                Function1
… ; function1 的代码
BX LR ; 函数返回（如果 function1 要使用 LR，必须在使用前 PUSH，
                           ; 否则返回时程序就可能跑飞了——译注）

程序计数器 R15
  R15 是程序计数器，在汇编代码中你也可以使用名字“PC”来访问它。因为 CM3 内部
使用了指令流水线，读 PC 时返回的值是当前指令的地址+4。比如说：
0x1000: MOV R0, PC ; R0 = 0x1004 
  如果向 PC 中写数据，就会引起一次程序的分支（但是不更新 LR 寄存器） ）。CM3 中的指
令至少是半字对齐的，所以 PC 的 LSB 总是读回 0。然而，在分支时，无论是直接写 PC 的值
还是使用分支指令，都必须保证加载到 PC 的数值是奇数（即 LSB=1），用以表明这是在
Thumb 状态（半字对齐）下执行。倘若写了 0，则视为企图转入 ARM 模式，CM3 将产生一个 fault 异
常。

特殊功能寄存器组
Cortex‐M3 中的特殊功能寄存器包括：

1.              程序状态寄存器组（PSRs 或曰 xPSR）
2.              中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK,以及 BASEPRI）
3.              控制寄存器（CONTROL）

它们只能被专用的 MSR 和 MRS 指令访问，而且它们也没有存储器地址。

1. MRS , ;读特殊功能寄存器的值到通用寄存器
2. MSR , ;写通用寄存器的值到特殊功能寄存器

程序状态寄存器（PSRs 或曰 PSR）
程序状态寄存器在其内部又被分为三个子状态寄存器：

1.            应用程序 PSR（APSR）
2.            中断号 PSR（IPSR）
3.            执行 PSR（EPSR）

通过 MRS/MSR 指令，这 3 个 PSRs 即可以单独访问，也可以组合访问（2 个组合，3 个组合都可以）。当使用三合一的方式访问时，应使用名字“xPSR”或者“PSR”。

 

 

stmdb    sp!, {fp, ip, lr, pc} //sp=sp-4,sp=pc;先压PC ，把内容压入下一个内存地址即原地址-4.   
                               //sp=sp-4,sp=lr;再压lr
                               //sp=sp-4,sp=ip;再压ip
                               //sp=sp-4,sp=fp;再压fp
ldmia    sp, {fp, sp, pc}       //和stmdb成对使用，  
                               //fp=sp,sp=sp+4;先弹fp    //出栈还原+4
                               //sp=sp,sp=sp+4;先弹sp，此处的弹出不会  影响sp，因为ldmia是一个机器周期执行完的。
                               //pc=sp,sp=sp+4;先弹pc
LDRH           R0, [R13, #0xC] //加载无符号半字数据，即低16位
LDRB           R0, [R13, #0x4] //加载一字节数据，即低8位

 

在特权级下，可以指定具体的堆栈指针，而不受当前使用堆栈的限制

MRS R0, MSP ; 读取主堆栈指针到 R0
MSR MSP, R0 ; 写入 R0 的值到主堆栈中
MRS R0, PSP ; 读取进程堆栈指针到 R0
MSR PSP, R0 ; 写入 R0 的值到进程堆栈中 
         通过读取 PSP 的值，OS 就能够获取用户应用程序使用的堆栈，进一步地就知道了在发
生异常时，被压入寄存器的内容，而且还可以把其它寄存器进一步压栈（使用STMDB和LDMIA
的书写形式）。OS 还可以修改 PSP，用于实现多任务中的任务上下文切换。

堆栈指针 SP 指向最后一个被压入堆栈的 32
位数值。在下一次压栈时，SP 先自减 4，再存入新的数值。

POP 操作刚好相反：先从 SP 指针处读出上一次被压入的值，再把 SP 指针自增 4。

常用加载指令

1. MRS 加载特殊功能寄存器的值到通用寄存器
2. MSR 存储通用寄存器的值到特殊功能寄存器
3. NOP 无操作
4. SEV 发送事件
5. WFE 休眠并且在发生事件时被唤醒
6. WFI 休眠并且在发生中断时被唤醒
7. ISB 指令同步隔离（与流水线和 MPU 等有关——译注）              //隔离指令
8. DSB 数据同步隔离（与流水线、MPU 和 cache 等有关——译注）   //隔离指令
9. DMB 数据存储隔离（与流水线、MPU 和 cache 等有关——译注）   //隔离指令

常用的多重存储器访问方式

LDMIA Rd!, {寄存器列表} 从 Rd 处读取多个字。     每读一个字后 Rd 自增一次，16
位宽度
STMIA Rd!, {寄存器列表} 存储多个字到 Rd 处。      每存一个字后 Rd 自增一次，16
位宽度
LDMIA.W Rd!, {寄存器列表} 从 Rd 处读取多个字。   每读一个字后 Rd 自增一次，32
位宽度
LDMDB.W Rd!, {寄存器列表} 从 Rd 处读取多个字。   每读一个字前 Rd 自减一次，32
位宽度
STMIA.W Rd!, {寄存器列表} 存储多个字到 Rd 处。     每存一个字后 Rd 自增一次，32
位宽度
STMDB.W Rd!, {寄存器列表} 存储多个字到 Rd 处。     每存一个字前 Rd 自减一次，32
位宽度

常用的存储器访问指令

示例                                                                功能描述
LDRB Rd, [Rn, #offset]                      从地址 Rn+offset 处读取一个字节到 Rd
LDRH Rd, [Rn, #offset]                      从地址 Rn+offset 处读取一个半字到 Rd
LDR Rd, [Rn, #offset]                         从地址 Rn+offset 处读取一个字到 Rd
LDRD Rd1, Rd2, [Rn, #offset]            从地址 Rn+offset 处读取一个双字(64 位整数)到 Rd1（低32 位）和 Rd2（高 32 位）中。
STRB Rd, [Rn, #offset]                       把 Rd 中的低字节存储到地址 Rn+offset 处
STRH Rd, [Rn, #offset]                       把 Rd 中的低半字存储到地址 Rn+offset 处
STR Rd, [Rn, #offset]                          把 Rd 中的低字存储到地址 Rn+offset 处
LDRD Rd1, Rd2, [Rn, #offset]             把 Rd1（低 32 位）和 Rd2（高 32 位）表达的双字存储到地址 Rn+offset 处