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指令集与编程模型
指令集概述
ARMCortex-M3处理器使用的是Thumb-2指令集，这是一种混合指令集，结合了16位Thumb指令集和32位ARM指令集的优势。Thumb-2指令集在保持代码密度的同时，提供了高性能的特性，使得Cortex-M3处理器能够在嵌入式系统中高效运行。
Thumb-2指令集的特点
代码密度高：Thumb-2指令集通过使用16位和32位指令的混合，可以在大多数情况下生成比纯32位ARM指令集更紧凑的代码。
性能优越：尽管代码密度高，Thumb-2指令集仍然保持了高性能，特别是在关键路径和循环中。
兼容性好：Thumb-2指令集向下兼容Thumb指令集，可以在现有Thumb代码基础上进行优化和扩展。
可读性强：Thumb-2指令集的设计使得汇编代码更易读和理解。
指令集类型
16位Thumb指令：主要用于简单操作和控制流。
32位ARM指令：用于复杂操作和高性能计算。
编程模型
ARMCortex-M3处理器的编程模型包括了多个寄存器和状态寄存器，这些寄存器用于存储数据、地址和状态信息，是处理器执行指令的基础。
寄存器
通用寄存器：
R0-R12：16位或32位通用寄存器，用于存储数据和地址。
R13(SP)：堆栈指针寄存器，用于管理堆栈。
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，指向当前执行的指令地址。
状态寄存器：
CPSR(CurrentProgramStatusRegister)：当前程序状态寄存器，包含条件标志、中断禁止位、模式位等。
SPSR(SavedProgramStatusRegister)：保存的程序状态寄存器，用于在异常处理过程中保存CPSR的内容。
特殊功能寄存器：
MSP(MainStackPointer)：主堆栈指针。
PSP(ProcessStackPointer)：进程堆栈指针。
PRIMASK：中断禁止寄存器，用于禁止高优先级中断。
FAULTMASK：故障禁止寄存器，用于禁止所有故障中断。
BASEPRI：基优先级寄存器，用于屏蔽低优先级中断。
CONTROL：控制寄存器，用于选择堆栈指针和特权模式。
寄存器使用示例
通用寄存器
;将R0的值加1，结果存回R0
ADDR0,R0,#1
;将R1的值复制到R2
MOVR2,R1
;将立即数10存入R3
LDRR3,=10
堆栈指针寄存器
;使用主堆栈指针(MSP)
PUSH{R0-R3,LR};将R0-R3和LR压入堆栈
POP{R0-R3,LR};从堆栈弹出R0-R3和LR
;使用进程堆栈指针(PSP)
PUSH{R0-R3,LR}!;将R0-R3和LR压入堆栈，并更新PSP
POP{R0-R3,LR}!;从堆栈弹出R0-R3和LR，并更新PSP
状态寄存器
CPSR
;读取CPSR并存入R0
MRSR0,CPSR
;将R0的值写入CPSR
MSRCPSR,R0
PRIMASK
;禁止高优先级中断
CPSIDi
;使能高优先级中断
CPSIEi
控制寄存器
CONTROL
;选择使用主堆栈指针(MSP)
LDRR0,=0x00;将0x00存入R0
MSRCONTROL,R0;将R0的值写入CONTROL寄存器
;选择使用进程堆栈指针(PSP)
LDRR0,=0x02;将0x02存入R0
MSRCONTROL,R0;将R0的值写入CONTROL寄存器
指令格式
Thumb-2指令集支持多种指令格式，包括16位和32位指令。这些指令格式的设计使得指令集更加灵活和高效。
16位指令格式
数据处理指令：
ADD：加法指令
SUB：减法指令
MOV：移动指令
控制转移指令：
B：分支指令
BL：带链接的分支指令
加载/存储指令：
LDR：加载指令
STR：存储指令
16位指令示例
;将R1的值加1，结果存回R1
ADDR1,R1,#1
;将R2的值减2，结果存回R2
SUBR2,R2,#2
;将立即数