Cortex-M3异常处理机制解析：内部入栈与寄存器更新

"Cortex-M3权威指南 - 研究生_数字信号处理：时域离散随机信号处理_11761429" 本文档深入探讨了ARM架构中Cortex-M3处理器在处理异常和中断时的内部机制，特别是关于内部入栈序列的细节。在发生中断或异常时，Cortex-M3会按照特定的规则保存寄存器，以便服务例程能够安全执行，同时不影响原有程序的状态。 首先，标题提及的"内部入栈序列"是指当Cortex-M3处理器响应异常或中断时，它会将一些关键寄存器的值压入堆栈，以便保存现场。这个过程是为了确保服务例程（通常是中断处理程序）可以在不同的上下文中运行，而不破坏原先程序的数据。在ARM的C函数调用标准（AAPCS）中，R0-R3和R12受到特别对待，因为它们通常用于存储函数参数和临时变量，而R4-R11在需要时由编译器负责管理。 描述中提到，PC（程序计数器）和xPSR（扩展程序状态寄存器）的值首先被保存，这是因为PC的修改可以提前启动服务例程的预取操作，而更新xPSR中的IPSR（中断程序状态寄存器）位段则可以反映当前的异常状态。R0-R3和R12最后被压栈，以利于使用SP（堆栈指针）进行寻址和通过LDM（加载多个寄存器）指令快速恢复数据。 在中断处理过程中，数据总线忙于入栈操作，而指令总线则负责从向量表中获取异常向量，两者并行执行，这得益于ARM架构的独立总线设计。异常向量提供了服务例程的入口地址，而中断响应后，SP、PSR、PC和LR（链接寄存器）等寄存器会进行相应的更新。LR的值被更新为"EXC_RETURN"，它包含异常返回所需的特殊信息。 异常返回是异常处理的最后阶段，它可以由三种不同的途径触发，每种途径都需要利用之前保存在LR中的值来恢复先前的系统状态，从而使中断的程序能够继续执行。在NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）中，相关寄存器也会进行相应的更新，以管理中断的状态。 整个过程体现了Cortex-M3在处理异常和中断时的高效和灵活性，确保了系统的实时性和可靠性。通过理解这些内部机制，开发者可以更好地编写中断服务例程，优化系统的性能和响应时间。