【R0~R15寄存器組】
Cortex-M3處理器擁有R0~R15的寄存器組，如：
【R0~R12通用寄存器】
R0~R12都是32位通用寄存器，用於數據操作。其中：
- R0~R7為低組寄存器，所有的指令都可以訪問。
- R8~R12為高組寄存器，只有32位Thumb2指令和很少的16位Thumb指令能訪問。
【R13堆棧指針SP】
Cortex-M3擁有兩個堆棧指針，然而它們是banked，任一時刻只能使用其中的一個。
- 主堆棧指針（MSP）：復位后缺省使用的堆棧指針，用於操作系統內核以及異常處理（包括中斷服務）。
- 進程堆棧指針（PSP）：由用戶的應用程序代碼使用。
【R14連接寄存器LR】
連接寄存器LR用於在調用子程序時存儲返回地址。例如，在使用BL（分支變連接，Branch and Link）指令時，就自動填充LR的值。
main ;主程序 ... BL function1 ; 使用“分支並連接”指令調用function1 ; PC=function1，並且LR=main的下一條指令地址 ... function1 ... ; function1的代碼 BX LR ; 函數返回（如果function1要使用LR，必須使用前PUSH， ; 否則返回時程序就可能跑飛了）
ARM為了減少訪問內存的次數（訪問內存的操作往往需要3個以上指令周期，帶MMU和cache的就更加不確定了），把返回地址直接存儲在寄存器中。這樣足以使很多只有1級子程序調用的代碼無需訪問內存（堆棧內存），從而提高了子程序調用的效率。如果多於1級，則需要把前一級的R14值壓到堆棧里。
在ARM上編程時，應盡量只使用寄存器保存中間結果，迫不得已才訪問內存。
在RISC處理器中，為了強調訪問內存操作越過了處理器的界線，並且帶來了對性能的不利影響，給它取了一個專業的術語：濺出。
【R15程序計數寄存器PC】
程序計數寄存器PC指向當前的程序地址。如果修改它的值，能改變程序的執行流。
因為Cortex-M3內部使用了指令流水線，讀PC時返回的值時當前指令的地址值+4，如：
0x1000： MOV R0, PC ; R0 = 0x1004
如果向PC中寫數據，就會引起一次程序的分支（但是不更新LR寄存器）。
Cortex-M3中的指令至少是半字（2字節）對齊的，所以PC的LSB總是讀回0。然而，在分支時，無論是直接寫PC的值還是使用分支指令，都必須保證加載到PC的數值是奇數（即LSB=1），用以表明這是在Thumb狀態下執行。如若寫了0，則視為企圖轉入ARM模式，Cortex-M3將產生一個fault異常。
【特殊功能寄存器組】
Cortex-M3中的特殊功能寄存器包括：
- 程序狀態寄存器組（PSRs/xPSR）
- 中斷屏蔽寄存器組（PRIMASK、FAULTMASK以及BASEPRI）
- 控制寄存器（CONTROL）
它們只能被專用的MSR/MRS指令訪問，而且它們也沒有與之相關聯的訪問地址。如：
MRS <gp_reg>, <special_reg> ; 讀特殊功能寄存器的值到通用寄存器
MSR <special_reg>, <gp_reg> ; 寫通用寄存器的值到特殊功能寄存器
【程序狀態寄存器PSRs/xPSR】
程序狀態寄存器在其內部又被分為三個子狀態寄存器：
- 應用程序PSR（APSR）：
- 中斷號PSR（IPSR）：
- 執行PSR（EPSR）：
如：
xPSR：
通過MRS/MSR指令，這3個PSRs即可以單獨訪問，也可以組合訪問（2個組合，3個組合都可以）。
當使用三合一的方式訪問時，應使用名字“xPSR”或者“PSR”。
【中斷屏蔽寄存器PRIMASK、FAULTMASK、BASEPRI】
中斷屏蔽寄存器組（PRIMASK、FAULTMASK以及BASEPRI）用於控制“異常”的使能（enable）和除能（disable）。
- PRIMASK：這是個只有單一比特的寄存器。當它被置1后，就關掉所有可屏蔽的異常中斷，只剩下NMI和硬fault可以響應。它的缺省值為0，表示沒有關中斷。
- FAULTMASK：這是個只有單一比特的寄存器。當它被置1后，只有NMI才能響應，所有其他的異常中斷包括硬fault都不會響應。它的缺省值為0，表示沒有關異常。
- BASEPRI：這個寄存器最多有9位（由表達優先級的位數決定）。它定義了被屏蔽優先級的閾值。當它被設成某個值后，所有優先級號大於等於此值得中斷都被關閉（優先級號越大，優先級越低）。但如果被設為0，則不關閉任何中斷。它的缺省值為0。
要訪問PRIMASK、FAULTMASK、BASEPRI寄存器，同樣需要使用MRS/MSR指令，並且只有在特權級下，才允許訪問這3個寄存器。
如：
MRS R0, BASEPRI ; 讀取BASEPRI到R0中
MRS R0, FAULTMASK ; 讀取FAULTMASK到R0中
MRS R0, PRIMASK ; 讀取PRIMASK到R0中
MSR BASEPRI, R0 ; 寫入R0到BASEPRI中
MSR FAULTMASK, R0 ;
MSR PRIMASK, R0 ;
** 只有在特權級下，才允許訪問這3個寄存器 **
【控制寄存器CONTROL】
控制寄存器有兩個用途，其一用於定義特權級別（CONTROL[0]），其二用於選擇當前使用哪個堆棧指針（CONTROL[1]）。
CONTROL[0]：
- 0 = 特權級的線程模式
- 1 = 用戶級的線程模式
Handler模式永遠都是特權級的。
CONTROL[1]：
- 0 = 選擇主堆棧指針MSP（復位后的缺省值）
- 1 = 選擇進程堆棧指針PSP
Handler模式下只允許使用MSP。
由於Handler模式下用於都是特權級的，且只允許使用MSP；可見這個寄存器主要用於“線程模式”下的設置。
在線程模式下，可設置為特權級的線程模式或非特權級的線程模式；使用MSP或使用PSP。
參考摘錄：《ARM Cortex-M3權威指南.pdf》