Cortex-M3/M4堆栈

一、Cortex-M3/M4堆栈操作

Cortex-M3/M4 使用的是“向下生长的满栈”模型。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，如图所示为堆栈的PUSH操作。

 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。

在进入 ISR 时， CM3/CM4 会自动把一些寄存器压栈，这里使用的是进入 ISR 之前使用的 SP 指针（MSP 或者是 PSP）。离开 ISR 后，只要 ISR 没有更改过 CONTROL[1],就依然使用先前的SP 指针来执行出栈操作。

二、双堆栈操作

CM3/CM4 的堆栈是分为两个：主堆栈和进程堆栈， CONTROL[1]决定如何选择。

当CONTROL[1]=0 时，只使用 MSP，此时用户程序和异常 handler 共享同一个堆栈。这也是复位后的缺省使用方式，如图所示。

当 CONTROL[1]=1 时，线程模式将不再使用 PSP，而改用 MSP(handler 模式永远使用MSP）。此时，进入异常时的自动压栈使用的是进程堆栈，进入异常 handler 后才自动改为MSP，退出异常时切换回 PSP，并且从进程堆栈上弹出数据，如图所示。

 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，示例代码如下：

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。