Cortex-M3处理器体系结构概述与关键特性分析

# Cortex-M3处理器体系结构概述与关键特性分析
- 核心架构
  - ARMv7-M架构
    - 哈佛总线结构
      - 指令总线
      - 数据总线
    - 三级流水线
      - 取指
      - 解码
      - 执行
    - 支持Thumb-2指令集
      - 16位指令
      - 32位指令
  - 处理器模式
    - 线程模式
      - 用户程序运行
    - 处理模式
      - 异常触发
      - 中断触发
  - 特权等级
    - 特权级
      - 访问所有资源
    - 用户级
      - 受限访问
      - 需系统调用
- 寄存器组
  - 通用寄存器
    - R0-R12
      - 数据操作
      - 临时存储
  - 特殊寄存器
    - SP（堆栈指针）
      - MSP（主堆栈）
      - PSP（进程堆栈）
    - LR（R14）
      - 链接返回地址
    - PC（R15）
      - 程序计数器
    - xPSR
      - 组合状态寄存器
        - APSR
        - IPSR
        - EPSR
  - CONTROL寄存器
    - 控制堆栈选择
      - MSP/PSP
    - 控制特权等级
- 存储系统
  - 内存映射
    - 统一编址
      - 代码区
      - SRAM区
      - 外设区
      - 系统控制区
    - 预定义地址范围
      - 0x00000000（代码区）
      - 0x20000000（SRAM）
  - 小端模式
    - 默认字节序
  - 位带操作
    - 位带别名区
      - 原子操作
- 异常与中断
  - NVIC（嵌套向量中断控制器）
    - 支持240个中断源
    - 优先级配置
      - 抢占优先级
      - 子优先级
    - 自动保存/恢复上下文
  - 异常类型
    - 系统异常
      - Reset
      - NMI
      - HardFault
    - 外部中断
      - IRQ
  - 中断流程
    - 压栈
    - 取向量
    - 跳转ISR
    - 返回（自动出栈）
- 总线接口
  - AHB-Lite总线
    - ICode总线
      - 指令取指
    - DCode总线
      - 数据访问
    - 系统总线
      - 外设与内存连接
  - 调试接口
    - SWD
      - Serial Wire Debug
    - JTAG
      - 通过CoreSight技术支持
- 低功耗特性
  - 睡眠模式
    - Sleep Now
      - 立即进入睡眠状态
    - Sleep on Exit
      - 中断后进入睡眠状态
  - WFI/WFE指令
    - 等待中断
    - 等待事件唤醒
- 调试与跟踪
  - 断点与观察点
    - 硬件断点
      - 有限数量
    - 数据观察点
      - DWT模块支持
  - ITM（指令跟踪模块）
    - 实时调试信息输出
  - ETM（可选功能）
    - 指令跟踪流
- 关键外设
  - SysTick定时器
    - 系统节拍定时器
      - OS时钟基础
  - MPU（内存保护单元）
    - 区域权限控制