4.1 内核

相关参考资料：技术参考手册和数据手册（要知道技术文档的作用哦）

技术参考手册是有关如何使用该产品的具体信息，包含各个功能模块的内部结构、所有可能的功能描述、各种工作模式的使用和寄存器配置等详细信息。 技术参考手册不包含有关产品技术特征的说明，这些内容在数据手册中。//就是说怎么用，相当于使用说明书

数据手册中的内容包括：产品的基本配置(如内置Flash和RAM的容量、外设模块的种类和数量等)，管脚的数量和分配，电气特性，封装信息，和定购代码等。//科普一下产品里面都有些啥，相当于产品介绍了

之前零零散散的学，拿到板子就懵逼

拿到板子之后究竟首先该看些啥啊？？？？

参考手册和数据手册？教学视频？（有大佬教教吗）以下这么多文档该用什么节奏学呢？

 说实话我只看视频了，然后去copy别人的代码，东拼西凑勉强跑起来

。。。学一次忘一次，慢慢来吧

开发学什么

作为CM3的使用者，我们选择自己要用的板子时应该看些什么？ 这么看？

总结一下就是（已STM32F103C8T6为例）

1.内核的最高工作频率（72MHz）

2.存储器的容量(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM--中等容量)

3.外设（丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口和SPI接口、3个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。）

4.引脚（STM32F103xx中等容量增强型系列产品提供包括从36脚至100脚的6种不同封装形式；根据不同的封装形式，器件中的外设配置不尽相同。）

5.时钟速度（后面讲）

至于其他的

 外中断的数目
 表达优先级的位数（优先级寄存器的有效宽度）
 是否配备了MPU
 是否配备了ETM
 对调试接口的选择（SW, JTAG或两者兼有）

这些还不太懂。。。

以后再说

4.1 内核（了解）

 首先看内核吧，对应的资料应该是Cortex-M3技术参考手册，但我看的是别人精简翻译了的这个

CM3采用经典的哈佛结构

内核本身就很复杂，我觉得初学者没有必要深入了解，这里我们就了解一下它的基本情况就好了 

寄存器组
 操作模式
 异常，嵌套向量中断
 存储器映射
 总线接口
 存储器保护单元
 指令系统
 中断和异常
 调试支持

1.寄存器组

Cortex-M3处理器拥有R0-R15的寄存器组。

1.1 R0-R12：通用寄存器 

R0-R12都是32位通用寄存器，用于数据操作。但是注意：绝大多数16位Thumb指令只能访问R0-R7，而32位Thumb-2指令可以访问所有寄存器。 

1.2 Banked R13: 两个堆栈指针

Cortex-M3拥有两个堆栈指针，然而它们是banked，因此任一时刻只能使用其中的一个。
主堆栈指针（MSP）：复位后缺省使用的堆栈指针，用于操作系统内核以及异常处理例程（包括中断服务例程）
进程堆栈指针（PSP）：由用户的应用程序代码使用（不处于异常服用例程中时）。

要注意的是，并不是每个程序都要用齐两个堆栈指针才算圆满。简单的应用程序只使用MSP就够了。

堆栈指针的最低两位永远是0，这意味着堆栈总是4字节对齐的。
在ARM编程领域中，凡是打断程序顺序执行的事件，都被称为异常(exception)。除了外部中断外，当有指令执行了“非法操作”，或者访问被禁的内存区间，因各种错误产生的fault，以及不可屏蔽中断发生时，都会打断程序的执行，这些情况统称为异常。在不严格的上下文中，异常与中断也可以混用。另外，程序代码也可以主动请求进入异常状态的（常用于系统调用）。

1.3 R14：连接寄存器

当呼叫一个子程序时，由R14存储返回地址
不像大多数其它处理器，ARM为了减少访问内存的次数（访问内存的操作往往要3个以上指令周期，带MMU和cache的就更加不确定了），把返回地址直接存储在寄存器中。这样足以使很多只有1级子程序调用的代码无需访问内存（堆栈内存），从而提高了子程序调用的效率。如果多于1级，则需要把前一级的R14值压到堆栈里。在ARM上编程时，应尽量只使用寄存器保存中间结果，迫不得以时才访问内存。在RISC处理器中，为了强调访内操作越过了处理器的界线，并且带来了对性能的不利影响，给它取了一个专业的术语：溅出。 

1.4 R15：程序计数寄存器 

指向当前的程序地址。如果修改它的值，就能改变程序的执行流（很多高级技巧就在这里面——译注）。 R15是程序计数器，在汇编代码中一般我们都都叫它的外号“PC”。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。

1.5 特殊功能寄存器 

Cortex-M3还在内核水平上搭载了若干特殊功能寄存器，包括
程序状态字寄存器组（PSRs）——程序状态寄存器在其内部又被分为三个子状态寄存器：
 应用程序PSR（APSR）
 中断号PSR（IPSR）
 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）
中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI）——这三个寄存器用于控制异常的使能和除能。

控制寄存器（CONTROL）——控制寄存器有两个用途，其一用于定义特权级别，其二用于选择当前使用哪个堆栈指针。由两个比特来行使这两个职能。

CONTROL[1]
在Cortex-M3的handler模式中，CONTROL[1]总是0。在线程模式中则可以为0或1。
因此，仅当处于特权级的线程模式下，此位才可写，其它场合下禁止写此位。改变处理器的模式也有其它的方式：在异常返回时，通过修改LR的位2，也能实现模式切换。这是LR在异常返回时的特殊用法，颠覆了对LR的传统使用方式，将在第5章中展开论述。
CONTROL[0]
仅当在特权级下操作时才允许写该位。一旦进入了用户级，唯一返回特权级的途径，就是触发一个（软）中断，再由服务例程改写该位。 

2.操作模式  

   Cortex-M3处理器支持两种处理器的操作模式，还支持两级特权操作。
两种操作模式分别为：处理者模式(handler mode，以后不再把handler中译——译注)和线程模式（thread mode）。引入两个模式的本意，是用于区别普通应用程序的代码和异常服务例程的代码——包括中断服务例程的代码。
Cortex-M3的另一个侧面则是特权的分级——特权级和用户级。这可以提供一种存储器访问的保护机制，使得普通的用户程序代码不能意外地，甚至是恶意地执行涉及到要害的操作。处理器支持两种特权级，这也是一个基本的安全模型。

在CM3运行主应用程序时（线程模式），既可以使用特权级，也可以使用用户级；但是异常服务例程必须在特权级下执行。复位后，处理器默认进入线程模式，特权极访问。在特权级下，程序可以访问所有范围的存储器（如果有MPU，还要在MPU规定的禁地之外），并且可以执行所有指令。
在特权级下的程序可以为所欲为，但也可能会把自己给玩进去——切换到用户级。一旦进入用户级，再想回来就得走“法律程序”了——用户级的程序不能简简单单地试图改写CONTROL寄存器就回到特权级，它必须先“申诉”：执行一条系统调用指令(SVC)。这会触发SVC异常，然后由异常服务例程（通常是操作系统的一部分）接管，如果批准了进入，则异常服务例程修改CONTROL寄存器，才能在用户级的线程模式下重新进入特权级。
事实上，从用户级到特权级的唯一途径就是异常：如果在程序执行过程中触发了一个异常，处理器总是先切换入特权级，并且在异常服务例程执行完毕退出时，返回先前的状态（也可以手工指定返回的状态——译注）。

当处理器处在线程状态下时，既可以使用特权级，也可以使用用户级；另一方面，handler模式总是特权级的。在复位后，处理器进入线程模式＋特权级。
在线程模式＋用户级下，对系统控制空间（SCS）的访问将被阻止——该空间包含了配置寄存器组以及调试组件的寄存器组。除此之外，还禁止使用MRS/MSR访问刚才讲到的，除了APSR之外的特殊功能寄存器。如果以身试法，则对于访问特殊功能寄存器的，访问操作被忽略；而对于访问SCS空间的，将fault伺候。

特权等级和堆栈指针的选择均由CONTROL负责。当CONTROL[0]=0时，在异常处理的始末，只发生了处理器模式的转换。
在特权级下的代码可以通过置位CONTROL[0]来进入用户级。而不管是任何原因产生了任何异常，处理器都将以特权级来运行其服务例程，异常返回后，系统将回到产生异常时所处的级别。用户级下的代码不能再试图修改CONTROL[0]来回到特权级。它必须通过一个异常handler，由那个异常handler来修改CONTROL[0]，才能在返回到线程模式后拿到特权级。 

3.异常，嵌套向量中断 

 Cortex-M3在内核水平上搭载了一颗中断控制器——嵌套向量中断控制器NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)。它与内核有很深的“亲密接触”——与内核是紧耦合的。NVIC提供如下的功能：

3.1 可嵌套中断支持

可嵌套中断支持的作用范围很广，覆盖了所有的外部中断和绝大多数系统异常。外在表现是，这些异常都可以被赋予不同的优先级。当前优先级被存储在xPSR的专用字段中。当一个异常发生时，硬件会自动比较该异常的优先级是否比当前的异常优先级更高。如果发现来了更高优先级的异常，处理器就会中断当前的中断服务例程（或者是普通程序），而服务新来的异常——即立即抢占。 

3.2 向量中断支持

 当开始响应一个中断向量表，并且根据中断号从表中找出ISR的入口地址，然后跳转过去执行。这么一来，中断延迟时间大为缩短。举个例子，如果发生了异常11（SVC），则NVIC会计算出偏移移量是11x4=0x2C，然后从那里取出服务例程的入口地址并跳入。要注意的是这里有个另类：0号类型并不是什么入口地址，而是给出了复位后MSP的初值。

3.3 动态优先级调整支持

软件可以在运行时期更改中断的优先级。 

3.4 中断延迟大大缩短

自动的现场保护和恢复，用于缩短中断嵌套时的ISR间延迟。详情请见“咬尾中断”和“晚到中断”。 

3.5 中断可屏蔽

既可以屏蔽优先级低于某个阈值的中断/异常(设置BASEPRI寄存器)，也可以全体封杀(设置PRIMASK和FAULTMASK寄存器)。这是为了让时间关键（time-critical）的任务能在死线(deadline，或曰最后期限)到来前完成，而不被干扰。