目录

一、Cortex-M0概述

 特性：

工作模式和状态：

Cortex-M0寄存器组——通用寄存器：

Cortex-M0寄存器组——特殊寄存器： 

Cortex-M0异常和中断： 

 Cortex-M0指令集： 

作业： ARM的处理器主要分为那几类，他们的用途区别是什么？

一、Cortex-M0概述

arm 体系架构与编程 arm架构设计_arm

 
     Cortex-M0 微处理器主要包括处理器内核、嵌套向量中断控制器（NVIC）、调试子系统、内部总线系统构成。Cortex-M0 微处理器通过精简的高性能总线（AHB-LITE）与外部进行通信。

 

arm 体系架构与编程 arm架构设计_嵌入式硬件_02

 特性：

 Thumb 指令集，高效、高代码密度；

高性能，使用ARMv6-M的体系架构；

中断数量可配置（1~32 个），4 级中断优先级，低中断切换时延，提供不可屏蔽中断（NMI）输入保障高可靠性系统；

门电路少，低功耗，处理器可在休眠状态下掉电以降低功耗，还可被 WIC 唤醒；

与 Cortex-M1 处理器兼容，向上兼容 Cortex-M3 和 Cortex-M4 处理器，可以很容易地升级到 Cortex-M3。Cortex-M3 和 Cortex-M4 移植到 Cortex-M0 也非常简单。

支持多种嵌入式操作系统，也被多种开发组件支持，包括 MDK（ARM Keil 微控制器开发套件）、RVDS（ARM RealView 开发组件）、IAR C 编译器等。
 

工作模式和状态：

arm 体系架构与编程 arm架构设计_arm 体系架构与编程_03

 

线程模式（Thread Mode）：
芯片复位后，即进入线程模式，执行用户程序；

处理模式（Handler Mode）。
当处理器发生了异常或者中断，则进入处理模式进行处理、处理完成后返回线程模式。

Thumb状态：正常运行时处理器的状态

调试状态：调试程序时处理器的状态
 

Cortex-M0寄存器组——通用寄存器：

arm 体系架构与编程 arm架构设计_arm 体系架构与编程_04

Cortex-M0 处理器内核有 13 个通用寄存器以及多个特殊寄存器，如图 所示。具体介绍如下：

R0-R12：通用寄存器。其中 R0-R7 为低端寄存器，可作为 16 位或 32 位指令操作数，R8-R12 为高端寄存器，只能用作 32 位操作数

R13：堆栈指针 SP，Cortex-M0 在不同物理位置上存在两个栈指针，主栈指针 MSP，进程栈指针 PSP。在处理模式下，只能使用主堆栈，在线程模式下，可以使用主堆栈也可以使用进程堆栈，这主要是由 CONTROL 寄存器控制完成。
系统上电的默认栈指针是MSP

R14：连接寄存器(LR)，用于存储子程序或者函数调用的返回地址

R15：程序计数器（PC），存储下一条将要执行的指令的地址。
 

Cortex-M0寄存器组——特殊寄存器： 

arm 体系架构与编程 arm架构设计_arm开发_05

 

arm 体系架构与编程 arm架构设计_嵌入式硬件_06

xPSR：组合程序状态寄存器，该寄存器由三个程序状态寄存器组成
应用PSR（APSR）：
    包含前一条指令执行后的条件标志
中断PSR（IPSR）：  包含当前ISR的异常编号
执行PSR（EPSR）   ：  包含Thumb状态位

PRIMSK：中断屏蔽特殊寄存器。

CONTROL：控制寄存器
    控制处理器处于线程模式是，使用哪个堆栈
 =0，使用MSP
 =1，使用PSP
 处理器模式时，固定使用MSP
 

Cortex-M0异常和中断： 

         Cortex-M0 处理器最多支持 32 个外部中断（通常称为 IRQ）和一个不可屏蔽中断（NMI），
      另外 Cortex-M0 还支持许多系统异常（Reset、HardFault、SVCall、PendSV、SysTick），它们主要用于操作系统和错误处理，参见下表

 

arm 体系架构与编程 arm架构设计_arm_07

 

arm 体系架构与编程 arm架构设计_嵌入式硬件_08

 Cortex-M0指令集： 

ARM 处理器支持两种指令集：ARM 和 Thumb。
EPSR 寄存器的 T 标志位负责指令集的切换，Cortex-M0只支持Thumb指令。

 ARM指令集
32位精简指令集；
指令长度固定；
降低编码数量产生的耗费，减轻解码和流水线的负担；

Thumb指令集
Thumb指令集是ARM指令集的一个子集；
指令宽度16位；
与32位指令集相比，大大节省了系统的存储空间；
Thumb指令集不完整，所以必须配合ARM指令集一同使用。

注：Thumb 与 ARM 相比，代码体积小了 30%，但性能也低了 20%。2003 年，ARM 公司引入了 Thumb-2 技术，具备了一些 32 位的 Thumb 指令，使得原来很多只有 ARM 指令能够完成的功能，用 Thumb 指令也可以完成了。Cortex-M0 基于的 ARMv6-M 体系结构，该体系结构的处理器只是用了16位Thumb指令和部分32位Thumb指令
 

作业： ARM的处理器主要分为那几类，他们的用途区别是什么？

 答：三类， Cortex-M 系列：为单片机驱动的系统提供的低成本优化方案，应用于传统的微控制器市场，智能传感器，汽车周边部件等。
 Cortex-A 系列：针对开放式操作系统的高性能处理器；应用于智能手机，数字电视，智能本等高端运用。 
 Cortex-R 系列：针对实时系统、满足实时性的控制需求；应于汽车制动系统，动力系统等。