ARM处理器的 Handler mode 与 Thread mode 以及 MSP 和 PSP

注：本文仅用于本人学习。

1、Handler mode 与 Thread mode

Cortex-M3处理器支持两种处理器的操作模式，还支持两级特权操作。

　　两种操作模式分别为：处理者模式(handler mode，以后不再把 handler中译——译注)和线程模式(thread mode)。引入两个模式的本意，是用于区别普通应用程序的代码和异常服务例程的代码——包括中断服务例程的代码。

　　Cortex-M3 的另一个侧面则是特权的分级——特权级和用户级。这可以提供一种存储器访问的保护机制，使得普通的用户程序代码不能意外地，甚至是恶意地执行涉及到要害的操作。处理器支持两种特权级，这也是一个基本的安全模型。

　　译注： “用户级”其实是从“user”译来的。有些时候英文文档也使用术语“Unprivileged”，后者如果直译，则称为“非特权级” 。为统一术语，本译文一律使用“用户级”。

　　在 CM3 运行主应用程序时(线程模式)，既可以使用特权级，也可以使用用户级;但是异常服务例程必须在特权级下执行。复位后，处理器默认进入线程模式，特权极访问。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规定的禁地之外)，并且可以执行所有指令。

　　在特权级下的程序可以为所欲为，但也可能会把自己给玩进去——切换到用户级。一旦进入用户级，再想回来就得走“法律程序”了——用户级的程序不能简简单单地试图改写 CONTROL寄存器就回到特权级，它必须先“申诉”：执行一条系统调用指令(SVC)。这会触发SVC异常，然后由异常服务例程(通常是操作系统的一部分)接管，如果批准了进入，则异常服务例程修改 CONTROL寄存器，才能在用户级的线程模式下重新进入特权级。事实上，从用户级到特权级的唯一途径就是异常：如果在程序执行过程中触发了一个异常，处理器总是先切换入特权级，并且在异常服务例程执行完毕退出时，返回先前的状态(也可以手工指定返回的状态——译注) 。

2、MSP 与 PSP

MSP和PSP 的含义是Main_Stack_Pointer 和Process_Stack_Pointer,在逻辑地址上他们都是R13；

权威手册上说的很清楚PSP主要是在Handler的模式下使用，MSP主要在线程模式下使用（当然你在线程模式下也可以调用PSP，需要你做特殊的处理)；

这意味着同一个逻辑地址，实际上有两个物理寄存器，一个为MSP，一个为PSP，在不同的工作模式调用不同的物理寄存器。举一个简单的例子，很多MCU的的UART只有一个BUFF,TXBUFF和RXBUFF都是一个地址，当你写BUFF时写入的是TXBUFF, 读操作时调用的是RXBUFF。基本原理就是这样。至于为什么这么设计，我想是为了在进行模式转换的时候，减少堆栈的保存工作。同时也可以为不同权限的工作模式设置不同的堆栈。

版权声明：本文为CSDN博主「wfarlen237」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/wfarlen237/article/details/78843111

Cortex-M3内核有两个堆栈指针：MSP-主堆栈指针和PSP-进程堆栈指针，在任何一个时刻只能有一个堆栈指针起作用，也就是说任何一个时刻只能使用一个堆栈指针，要么使用MSP，要么使用PSP。何为堆栈指针，其实就是普通的指针，只是他们指向两个不同的堆栈。

MSP：主堆栈指针，当程序复位后（开始运行后），一直到第一次任务切换完成前，使用的都是MSP，即：main函数运行时用的是MSP，运行OSStartHighRdy，运行PendSV程序，用的都是MSP。当main函数开始运行前，启动文件会给这个函数分配一个堆栈空间，像ucos给任务分配堆栈空间一样，用于保存main函数运行过程中变量的保存。此时MSP就指向了该堆栈的首地址。

PSP:进程堆栈指针，切换任务之后PendSV服务程序中有ORR LR, LR, #0x04这句，意思就是PendSV中断返回后使用的PSP指针，此时PSP已经指向了所运行任务的堆栈，所以返回后就可以就接着该任务继续运行下去了。
由于任何一个时刻都只能使用一个堆栈指针（SP），所以，如果在某一个时刻，需要读取或者改变另外一个堆栈指针的内容就得使用特定的指令：MSR和MRS

ARM处理器的 Handler mode 与 Thread mode 以及 MSP 和 PSP相关推荐

嵌入式系统的组成、嵌入式处理器分类总结、ARM处理器系列总结、ARM Cortex-M3体系结构总结！
一.嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成主要由:嵌入式硬件系统.嵌入式软件系统. (1)嵌入式硬件系统主要包括:嵌入式处理器.存储器.模拟电路.电源.接口控制器.接插件等 1)嵌入式处理器:是嵌入式系统 ...
计算机原理与应用第二章——ARM处理器
第二章--ARM微处理器文章目录第二章--ARM微处理器一.ARM微处理器特点及功能结构 1.ARM微处理器主要特点 2.指令集方面的主要特点 3.Cortex系列处理器特点 4.ARM处理器功 ...
移植嵌入式linux到arm处理器,移植嵌入式Linux到ARM处理器S3C2410:设备驱动
设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口,它为应用程序屏蔽硬件的细节,一般来说,Linux的设备驱动程序需要完成如下功能: ·设备初始化.释放: ·提供各类设备服务: ·负责内核和设备之间的数据 ...
用C语言写ucos中断服务程序,在ARM处理器上移植uCOS II的中断处理
uCOS II是一个源码公开.可移植.可固化.可剪裁和抢占式的实时多任务操作系统,其大部分源码是用ANSI C编写,与处理器硬件相关的部分使用汇编语言编写.总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度 ...
移植c语言算法到arm上,μCOS-II移植到ARM处理器上的几个要点
原标题:μCOS-II移植到ARM处理器上的几个要点本文主要介绍μCOS-II移植到ARM处理器上的几个要点,如下所示: uCOS II在ARM处理器上移植过程中的中断处理 uCOS II是一个源码 ...
RTOS系列文章（6）：Cortex-M3/4之SP，MSP，PSP，Thread模式、Handler模式、内核态、用户态
FreeRTOS系列(1):基础知识--中断嵌套 FreeRTOS系列文章(2):PendSV功能,为什么需要PendSV FreeRTOS系列文章(3): 为什么将SysTick和PendSV的优先 ...
ARM处理器的异常模式
1.ARM处理器有各种异常模式,用于应对ARM出现的不同状态.出现异常时,会随即进入相关的异常向量,同时CPSR的寄存器也会设置成具体的模式. 例:当出现中断时,不管是哪种中断,都会跳转到0x18这个 ...
Android开发笔记之:Handler Runnable与Thread的区别详解
From:http://www.jb51.net/article/37465.htm 本篇文章是对在Android中Handler Runnable与Thread的区别进行了详细的分析介绍,需要的朋友 ...
arm服务器芯片尺寸,华为第四代ARM服务器自研芯片Hi1620规格曝光全球首款7nm工艺的数据中心用ARM处理器...
描述由于天然对多核友好,ARM这类精简架构在服务器.数据中心等平台也想有所作为,虽然高通的努力不太成功,但并未放弃,现在华为也大踏步跟进了. AnandTech发布了一组华为第四代ARM服务器自研芯 ...

ARM处理器的 Handler mode 与 Thread mode 以及 MSP 和 PSP

ARM处理器的 Handler mode 与 Thread mode 以及 MSP 和 PSP相关推荐

最新文章

热门文章