1.stm32綜述
2.寄存器組
3.操作模式和特權級別
4.存儲器映射
5.中斷和異常
6.其他
Stm32綜述
這可以說是我第一款認真學習的單片機了，學完這個就要開啟我通往arm9的大門了，接下來把我學到的東西做一個系統的概述：
上圖是stm32的系統結構。
使用哈弗體系結構，取指和取數據分離，
ICODE指令總線連接到flash閃存指令存儲區，這個存儲區的地址在0x00000000-0x1FFFFFFF之間，負責取指操作。
DCODE數據總線負責在0x00000000-0x1FFFFFFF之間的數據訪問操作。這個數據存儲區可以是SPRAM也可以是閃存和外設。
系統總線：負責在0x20000000-0xDFFFFFFF和0xE0100000-0xFFFFFFFF之間所有的數據傳送。
注：看到這你可能會迷惑，M3內核不是只有指令總線和數據總線嗎？對的，但是指令總線和ICODE指令總線不是一個，選取一張M3內核樣例處理器的圖就明白了：
個人理解，D-code總線和系統總線都是來源於M3內核引出的數據總線。
DMA通過總線矩陣直接和內存相連。
總線矩陣協調內核和DMA對SPRAM，閃存，外設的訪問。
AHP總線橋接兩個APB總線，兩個APB總顯得最高速度不同，APB1最高速度限於36MHz，APB2限於72MHz。兩個APB總線上掛接着不同速率的設備。
Stm32f10系列的靜態SPRAM為64K，起始地址為0x20000000.
Stm32的啟動方式有以下幾種：
下面的是stm32的時鍾樹，stm32有四個不同的時鍾源：
1.HSE時鍾：高速外部時鍾信號，來自於外部晶振：可作為系統時鍾源，也可被PLL倍頻之后宮系統時鍾使用。
2.HSI時鍾：高速內部時鍾信號，來自於內部RC振盪器：可直接作為系統時鍾，或者二分頻之后作為PLL輸入，倍頻之后供系統使用。
3.LSE時鍾：低速外部時鍾，來自於外部晶振：為定時時鍾或者其他定時功能提供
4.LSI時鍾：低速內部時鍾，來自於內部RC振盪器：在停機或者待機的模式下，為獨立看門狗或者自動喚醒單元提供時鍾。
經過一些列倍頻，分頻得到了幾個和開發有關的時鍾：
1.SYSCLK：系統時鍾大部分時鍾的來源
2.HCLK：由AHB預分頻器輸出得到，高速總線AHB的時鍾信號
3.FCLK：由AHB預分頻器輸出得到，自由運行時鍾。
4.PCLK1：外設時鍾，由APB1預分頻器得到，最大36MHz
5.PCLK2：外設時鍾，由APB2預分頻器得到，最大72MHz
時鍾樹如下：
Stm32的GPIO的8種模式：
（1）GPIO_Mode_AIN 模擬輸入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空輸入
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉輸入
（4）GPIO_Mode_IPU 上拉輸入
（5）GPIO_Mode_Out_OD 開漏輸出
（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽輸出
（7）GPIO_Mode_AF_OD 復用開漏輸出
（8）GPIO_Mode_AF_PP 復用推挽輸出
4種輸入：模擬輸入和明顯接受模擬信號，比如用於ADC，上拉輸入和下拉輸入就是默認時高電平和低電平。浮空輸入在芯片內部既沒有接上拉電阻也沒有接下拉電阻，引腳電壓是個不確定值，輸入阻抗較大，常用語I2c，USART。
4種輸出：分復用和非復用，復用為分配給片上外設，非復用為用作正常的IO口。推免輸出為正常的輸出，而在開漏輸出模式，IO口可以由外部電路改變為低電平或不變。所以開漏模式可以讀IO輸入電平變化，實現C51的IO雙向功能。
當年看不懂的東西，現在越發清晰。
寄存器組
這一部分就屬於M3內核中的知識了。
M3內核中的寄存器主要如下：
下面挨個解釋
M3使用的是雙堆棧，復位之后默認使用MSP，默認是特權級，如果想要切換需要手動修改。而上面的MSP和PSP的用途只是一種推薦用途，並不是一定要那么用，比如說復位之后你可以不修改，那么你的常規代碼就一直是特權級，使用MSP（我就是這樣滴。。方便至上）。
這個寄存器又叫LR寄存器，那么當函數是一級調用的時候，就可以將返回地址直接存到LR中，省去了訪問內存，提高了效率，當函數調用高於一級，則需將前面的LR中的值壓棧，以便存儲新的值。
當進入異常的時候，LR寄存器的值更新為特殊的EXE_RETURN：
就是PC嘛。。。。
特殊功能寄存器一定要在特權級才能被訪問（使用MSR和MRS指令），至於是Thread 模式還是handler模式無所謂。
詳細功能如下：
xPSR屬於三合一寄存器，可以分出三個子狀態寄存器
通過MRS和MSR這三個寄存器可以單獨訪問，也可以兩兩組合訪問，也可以三合一訪問，這個寄存器大致如下（看下就好）：
其實除了修改上面的寄存器可以開關中斷，M3還有專門的開關中斷指令：
CONTROL寄存器功能如下：
操作模式和特權等級
操作模式分為Thread模式和Handler模式，特權等級分為特權級和用戶級。用戶的程序代碼一定是Thread模式，而異常一定是handler模式，用戶程序代碼程序代碼可以是特權級和用戶級，但是異常只能是特權級。
Thread模式+用戶級，就不能訪問系統控制空間（SCS）和特殊寄存器(除了APSR)。
特權級切換到用戶級很容易，修改下control寄存器就好，用戶級切換到特權級的方式只有觸發一個異常，切換到handler模式，這個時候是特權級，然后修改control寄存器的零位，再返回就是特權級。
下圖是一個各種切換的示意圖：
這種設定的大致用意就是我們寫普通代碼的時候設置為用戶級，這樣的話可以防止對SCS和特殊寄存器這種敏感地帶的誤操作，想要訪問這些的話就只能通過進入handler模式一步步去訪問，而且這樣的話異常是特權級用MSP，普通的用戶代碼使用戶級用PSP，不會出現數據意外互相干擾和破壞，這樣的話整個系統的可靠性就會很好，當然我們寫小程序的時候不必這么拘謹，反正我一般都是一直特權級小程序。
存儲器映射
M3將內存分為8個主塊，每塊512MB，先上一張M3內核的存儲器映射：
所謂的SCS如下：
所謂的位帶就是將位帶區的1bit膨脹為位帶別名區的32bit也就是一個字，通過訪問位帶別名區就能達到訪問這個bit的目的，優勢如下：
當然位帶還有一個明顯的好處，就是在多任務的系統中，兩個任務同時去修改一個共享寄存器其中的兩個bit的話可能會出現“紊亂現象”，所以就需要將“讀-改-寫”三條指令加上臨界區等手段，但是有了位段，M3直接去寫那個bit的位帶別名區就可以了，這樣就成為了一個原子操作。
不過上面的圖確實是粗線條，下面上芯片手冊的詳細圖片一張：
M3有些數據傳送指令支持非對齊數據傳送，如LDR/LDRH/LDRSH。其他指令不支持。
對按字傳送來說，任何一個不能被4整除的地址都是非對齊的。而對於板子，任何一個不能被2整除的地址都是非對齊的。
M3支持大端模式和小端模式，但是推薦使用小端模式。M3的大端模式是“字節不變大端”。
中斷和異常
異常是指任何打斷程序順序執行的事件。在很多時候，中斷和異常這兩個概念是不做區分的，所以我以下也就不作區分了。
M3的異常系統簡直就是它的精華所在。
M3的異常分為系統異常和外部中斷。
系統異常如下（stm32沿用）：
外部中斷M3內核支持240個，stm32只使用其中60個：
所有的異常，除了復位，NMI，硬FAULT優先級為-3，-2，-1固定，剩下的都是可編程優先級。
優先級：
M3內核中優先級寄存器為8位，這8位不用全用到，最少用到3位（MSB對齊），stm32只用到其中高四位，所以stm32總共有16種優先級。
M3內核中對於外部中斷有搶占優先級和響應優先級，高搶占優先級的中斷可以打斷低搶占優先級的中斷。搶占優先級相同的兩個中斷同時到達，響應響應優先級高的中斷。如果兩個中斷一切相同，那么響應序列號更小的那個。
因為外部中斷的優先級寄存器總共八位，所以需要對其進行划分，響應優先級至少有一位，所以M3中外部中斷搶占優先級最多其實是有128個而不是256個。下圖是從bit5開始划分，總共用到三位設置優先級：
具體的芯片決定優先級用到多少位，以及從哪一位開始划分搶占和響應，stm32用到4位設置中斷，有5種分組：組0從7bit划分（全部都是響應優先級），組1從6bit划分，組2從5bit划分，組3從4bit划分，組4從3bit划分（就是只用到搶占優先級）。
向量表：
當發生了異常需要響應的時候，M3需要定位其服務例程的入口地址，這些入口地址就存在所謂的“向量表”。缺省情況下，這張表存在0地址處（當然也可修改NVIC中的向量表偏移寄存器來重定位向量表），每一個表項占4字節。
如下：
首先向量表的開頭是主堆棧的地址。
可以看出，不論如何一個向量表至少包含下面4個表項：
1.MSP初始值
2.復位向量
3.NMI
4.硬fault服務例程
中斷的輸入與掛起：
當中斷輸入腳被置為有效后，該中斷就被懸起，到了系統中它的優先級最高的時候，就會得到響應。
但是當某個中斷得到響應之前，其懸起位被清除，則中斷被取消。（所以stm32都是在中斷服務程序的最后清除中斷標志位）
當某中斷的服務例程開始執行的時候，就稱此中斷進入了“活躍”狀態，並且其懸起位會被自動清除。
SVC和PENDSVC：
首先SVC（系統服務調用）和PENDSVC（可掛起系統服務調用）的區別在於SVC異常必須立即得到相應，而PENDSVC則不是，他可以像普通中斷一樣被掛起，知道其他重要任務完成才執行它，掛起PENDSVC的方式為：手工寫入NVIC的PENDSVC掛起寄存器。
SVC的用途：操作系統可以不讓用戶直接訪問硬件，而是通過觸發SVC異常來使用SVC系統調用來讓用戶程序簡介訪問硬件。好處：1.OS負責具體硬件，用戶程序不必花費心思控制硬件。2.OS的代碼應該是經過充分的測試的，所以整個系統可靠性高健壯性好。3.用戶程序無需在特權級下執行，無需擔憂因誤操作讓系統癱瘓。4.通過SVC機制，用戶程序與硬件無關。
PENDSVC的用處：上下文切換，如ucos上下文切換就是用到PENDSVC的。
NVIC：
中斷向量控制器，也就是控制中斷向量的地方，每個外部中斷（系統中斷由SCB控制）都在其中的寄存器占有一席之地，寄存器列表如下：
其中懸起寄存器可以系統自動設置，也可以手工修改以懸起一個中斷。
軟件中斷寄存器也蠻重要的，如下：
中斷的響應和返回：
中斷的響應：
8個寄存器以及入棧順序如下：
中斷的返回：
首先觸發中斷返回的指令有三種：
返回了之后，做如下兩件事：
1.出棧，回復現場
2.更新NVIC寄存器
咬尾中斷：
一圖以蔽之：
其他
總結了一天，終於到了這一步，還有些零碎的知識點寫上：
M3的堆棧是向下生長的。
M3取指，解碼，執行三級流水，因為其采用哈弗體結構，所以取指和訪存可以同時執行，M3內部有解碼模塊，所以構成了三級流水。