Cortex-M3的工作模式和特权级别

2024-04-15 02:44:50

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1 Cortex-M3的工作模式和特权级别
- 1.1 工作模式和权限级别分类
- 1.2 特权级别的切换

1 Cortex-M3的工作模式和特权级别

1.1 工作模式和权限级别分类

处理器的工作模式分为：thread mode和handler mode两种。 处理器默认运行在Thread Mode下；当发生异常/中断发生时，硬件自动切换到Handler Mode模式，执行完相应的异常/中断处理程序后，再切换回thread mode模式。

两种特权级别包括特权级和用户级，两种特权级别是对存储器访问提供的一种保护机制；在特权级下，程序可以访问所有范围的存储器（如果有MPU，还要在MPU的禁地之外），并且能够执行所有指令；在用户级下，不能访问系统控制空间（SCS，包含配置寄存器及调试组件的寄存器），且禁止使用MSR访问特殊功能寄存器（APSR除外），如果访问，则产生fault；

在线程模式，可以是特权级，也可以是用户级；handler模式总是特权级的；在复位后，处理器处于线程模式+特权级。

1.2 特权级别的切换

在特权级下的代码可以通过置位CONTROL[0]来进入用户级。而不管是任何原因产生了任何异常，处理器都将以特权级来运行其服务例程，异常返回后将回到产生异常之前的特权级。用户级下的代码不能再试图修改CONTROL[0]来回到特权级。它必须通过一个异常handler，由那个异常handler 来修改CONTROL[0]，才能在返回到线程模式后拿到特权级。

注意：在大多数RTOS的实现过程中，不管是thread mode和handler mode只会使用特权级一种形式。异常/中断运行于Handler Mode，各个任务的代码运行于Thread Mode，这个过程由硬件自动切换。无论是异常/中断/任务，均运行于特权级下（硬件启动后的缺省级别）。

参考资料：

【李述铜】从0到1自己动手写嵌入式操作系统

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