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ARMCortex-M4编程模型
1.概述
ARMCortex-M4是ARM公司推出的一款高性能、低功耗的32位微控制器内核，广泛应用于嵌入式系统中。本节将详细介绍ARMCortex-M4的编程模型，包括寄存器组、堆栈、中断处理和异常处理等核心内容。
2.寄存器组
ARMCortex-M4内核提供了丰富的寄存器组，这些寄存器用于存储指令操作数和运算结果。寄存器组分为通用寄存器、程序状态寄存器、堆栈指针寄存器、链接寄存器、专用寄存器等。
2.1通用寄存器
通用寄存器（GeneralPurposeRegisters,GPRs）用于存储数据和地址，共16个，每个32位。其中，R0-R12为用户可直接使用的寄存器，R13为堆栈指针（SP），R14为链接寄存器（LR），R15为程序计数器（PC）。
R0-R12：用户可直接使用的通用寄存器，用于存储数据和地址。
R13(SP)：堆栈指针寄存器，用于指向当前堆栈的顶部。
R14(LR)：链接寄存器，用于存储子程序返回地址。
R15(PC)：程序计数器，用于存储下一条指令的地址。
2.2程序状态寄存器
程序状态寄存器（ProgramStatusRegister,PSR）用于存储处理器的当前状态，包括标志位和模式信息。PSR分为三个部分：应用程序程序状态寄存器（APSR）、执行程序状态寄存器（EPSR）和当前程序状态寄存器（IPSR）。
APSR：应用程序程序状态寄存器，包含条件标志位，如零标志位（Z）、负数标志位（N）、进位标志位（C）和溢出标志位（V）。
EPSR：执行程序状态寄存器，包含堆栈指针选择位、中断使能位和当前模式信息。
IPSR：当前程序状态寄存器，用于存储当前处理的异常编号。
2.3堆栈指针寄存器
ARMCortex-M4支持两个堆栈指针寄存器：主堆栈指针（MainStackPointer,MSP）和进程堆栈指针（ProcessStackPointer,PSP）。这使得在不同的上下文中使用不同的堆栈成为可能。
MSP：主堆栈指针，通常用于操作系统和中断处理。
PSP：进程堆栈指针，通常用于用户任务。
2.4链接寄存器
链接寄存器（LinkRegister,LR）用于存储子程序返回地址。在调用子程序时，当前的PC值会被保存到LR中，子程序返回时再将LR的值恢复到PC中。
2.5专用寄存器
ARMCortex-M4还提供了一些专用寄存器，用于特定的功能，如中断控制、系统控制和调试等。
ControlRegister：控制寄存器，用于选择当前使用的堆栈指针（MSP或PSP）。
FaultStatusRegisters：故障状态寄存器，用于记录和调试异常。
InterruptControlandStateRegisters：中断控制和状态寄存器，用于管理中断。
3.堆栈
堆栈是ARMCortex-M4中用于存储临时数据和函数调用信息的数据结构。Cortex-M4支持两种堆栈：主堆栈（MainStack）和进程堆栈（ProcessStack）。
3.1堆栈工作原理
堆栈的工作原理是后进先出（LIFO）。当函数调用时，参数、局部变量和返回地址会被压入堆栈；当函数返回时，这些数据会被弹出堆栈。
3.2堆栈指针选择
通过Control寄存器可以选择当前使用的堆栈指针。Control寄存器的第2位（bit[2]）用于选择堆栈指针：
0：使用主堆栈指针（MSP）。
1：使用进程堆栈指针（PSP）。
3.3堆栈配置
在编写嵌入式系统程序时，需要正确配置堆栈。通常在启动代码中设置初始堆栈指针值。
//启动代码中设置初始堆栈指针
__attribute__((section(.isr_vector)))
voidReset_Handler(void){
//设置主堆栈指针
__asm(LDRR0,=_estack);
__asm(MSRMSP,R0);
//设置进程堆栈指针
__asm(LDRR0,=_process_stack);
__asm(MSRPSP,R0);
//跳转到主函数
main();
}
4.中断处理
ARMCortex-M4支持多种中断类型，包括外部中断、定时器中断、系统调用等。中断处理机制是ARMCortex-M4的重要特性之一。
4.1中断向量表
中断向量表（InterruptVectorTable）是一个存储中断处理函数地址的表。每个中断