Cortex-M处理器操作模式、特权等级和栈指针

操作模式

• 处理模式：执行中断服务程序等异常处理，处理器具有特权访问等级
• 线程模式：执行普通的应用程序代码，处理器处于的访问特权等级不一定
  如果想完成线程模式下的访问等级由非特权访问等级，变为特权访问等级需要使用异常机制
  

栈指针

栈指针分为MSP主栈指针和PSP进程栈指针，用到FreeRTOS等操作系统时才会用到PSP。

CONTROL寄存器

栈指针的选择和线程模式的访问等级依靠CONTROL寄存器实现。

	功能
CONTROL[0]nPRIV	定义线程模式特权等级 0 = 特权级的线程模式（默认） 1 = 用户级的线程模式
CONTROL[1]SPSEL	定义栈指针 0 = 选择主堆栈指针MSP（默认） 1 = 选择进程堆栈指针PSP

Handler处理模式永远都是特权级的，Handler处理模式下只允许使用MSP。

异常压栈时的SP指针

线程模式下，使用MSP,压栈时使用MSP.
线程模式下，使用PSP,压栈时使用PSP.
处理模式下，全部使用PSP,因此嵌套中断的压栈都是使用PSP

Cortex-A 处理器运行模型

运行模型

USR	用户模式，用户程序运行在User模式下，非特权模式拥有受限的系统资源访问权限
FIQ	快速中断模式，发生FIQ中断时的进入这个模式，拥有更高的响应等级和更低的延迟
IRQ	一般中断异模式，发生IRQ中断时进入这个模式
SVC	管理员模式，操作系统内核通常运行在该模式下，应用程序发生系统调用svc指令进入这个模式
Abort（ABT）	异常终止模式，当发生数据访问异常的时候进入这个模式
System（SYS）	系统模式，特权模式，一般用来设置USR模式的寄存器
Undefined（UND）	未定义指令模式，执行未定义指令时进入这个模式。
Monitor（MON）	监视模式，用于安全扩展模式,比如TF-A
Hyp	虚拟化扩展的处理器才有该模式

寄存器组

• 除了FIQ模式，其它模式共用R0-R12，FIQ有自己R8-R12,所以比IRQ模式更快。

• 处理器模式是由状态寄存器CPSR的M域来控制的。对于用户模式而言，是没有权限操作CPSR寄存器的M域的，只能通过svc指令进入到SVC模式。
  

• 系统模式和用户模式共享寄存器视图，可以在处理器启动时通过设置系统模式的SP寄存器来达到设置用户模式堆栈的目的，要设置用户模式的其他寄存器也可以这样操作