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ARMCortex-M23架构详解
1.引言
ARMCortex-M23架构是ARM公司推出的一款基于ARMv8-M架构的微控制器内核。它专为低成本、低功耗的嵌入式应用设计，适用于各种物联网设备、传感器节点和小型控制系统。Cortex-M23架构引入了TrustZone技术，增强了系统的安全性。本节将详细介绍ARMCortex-M23的架构特点、寄存器配置、中断处理机制以及调试支持。
2.架构特点
2.132位RISC架构
ARMCortex-M23采用32位RISC（精简指令集计算）架构，具有以下特点：
高性能：通过优化的流水线设计和高效的指令集，提供卓越的性能。
低功耗：通过多种功耗管理技术，实现低功耗运行。
小尺寸：内核占用的芯片面积较小，适合嵌入式系统。
高代码密度：支持Thumb-2指令集，提高代码密度，减少存储需求。
2.2TrustZone技术
TrustZone技术是ARMv8-M架构的一个重要特性，它为嵌入式系统提供了硬件级别的安全隔离。具体特点如下：
安全与非安全状态：系统可以在安全状态和非安全状态之间切换，确保敏感数据和代码的安全。
内存保护：通过MPU（内存保护单元）和SAU（安全属性单元）实现内存区域的保护。
外设保护：可以配置外设为安全或非安全，防止非安全状态下的访问。
调试保护：在安全状态下，调试接口可以被锁定，防止恶意调试。
2.3流水线设计
Cortex-M23采用三级流水线设计，包括取指、译码和执行三个阶段。这种设计简化了内核的复杂性，同时保证了较高的执行效率。
2.4功耗管理
Cortex-M23支持多种功耗管理技术，包括：
睡眠模式：通过关闭不必要的电源，降低功耗。
深度睡眠模式：进一步降低功耗，但恢复时间较长。
低功耗时钟源：支持多种时钟源，包括低功耗振荡器。
3.寄存器配置
3.1通用寄存器
Cortex-M23拥有16个32位通用寄存器，编号为R0到R15。其中R13（SP）用作堆栈指针，R14（LR）用作链接寄存器，R15（PC）用作程序计数器。
3.2状态寄存器
Cortex-M23包含多个状态寄存器，用于控制和监控内核的状态：
程序状态寄存器（PSR）：包括APSR（应用程序状态寄存器）、IPSR（中断程序状态寄存器）和EPSR（执行状态寄存器）。
控制寄存器（CONTROL）：用于配置内核的运行模式，如特权模式和用户模式。
故障状态寄存器（FSR）：用于记录故障信息。
故障地址寄存器（FAR）：用于记录发生故障时的地址。
3.3内存保护单元（MPU）
MPU用于保护内存区域，防止非法访问。Cortex-M23的MPU配置包括：
区域配置寄存器：用于配置每个内存区域的属性，如大小、访问权限和缓存策略。
区域基数寄存器：用于设置每个内存区域的起始地址。
3.4安全属性单元（SAU）
SAU用于配置内存区域和外设的安全属性。具体寄存器包括：
区域属性寄存器：用于设置每个区域的安全属性。
区域基数寄存器：用于设置每个区域的起始地址。
4.中断处理机制
4.1中断控制器（NVIC）
NVIC（NestedVectoredInterruptController）是Cortex-M23的中断控制器，负责管理和优先级调度中断。NVIC的主要特点包括：
中断优先级：支持3位优先级配置，最高优先级为0，最低优先级为7。
中断向量表：存储中断处理程序的地址，可以配置为位于Flash或SRAM中。
中断抢占：支持高优先级中断抢占低优先级中断。
4.2中断向量表
中断向量表是一个存储中断处理程序地址的表。Cortex-M23的中断向量表通常位于Flash的起始地址。表中的每个条目占用4个字节，存储一个中断处理程序的地址。
//中断向量表示例
void(*constvectors[])(void)__attribute__((section(.isr_vector)))={
(void(*)(void))0//初始栈指针
Reset_Handler,//复位处理程序
NMI_Handler,//NMI处理程序
HardFault_Handler,//硬故障处理程序
//其他中断处理程序
};
4.3中断处理程序
中断处理程序是处理特定中断的函数。以下是一个简单的中断处理程序示例：
//外部中断处理程序示例