Cortex-M3内核中的异常

1 Cortex-M3内核中的异常

系统异常列表：

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2 PendSV异常

PendSVC异常用来实现任务的切换。 在一般的RTOS设计中，在执行具体的任务切换时，是通过向PendSVC异常发起请求，然后在PendSVC异常处理程序中具体执行任务切换的操作。

在PendSV中执行RTSO上下文切换（即不同任务间切换）。工作原理：配置为最低优先级，上下文切换的请求将自动延迟到其它的ISR都完成后才处理，并且可被其它异常/中断抢占。

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3 异常处理

3.1 异常处理流程

进入异常：
刚进入异常时，硬件自动会将以下寄存器压入当前堆栈（当前使用的堆栈是MSP就压入MSP中，使用的是PSP就压入PSP中）。之后硬件自动跳转到PendSVC异常处理程序中运行。

退出异常：
退出异常时，硬件会自动出栈，这个次序与进入异常时压栈的顺序刚好相反。可以理解为进入异常时保存了部分寄存器状态，退出时正好恢复。此外，在退出异常时，还会用到EXC_RETURN，RTSO中只用到了0xFFFF_FFFD(即返回异常时进入线程模式，使用PSP堆栈)。

步骤如下：

1. 执行返回指令，如BX LR。
2. 恢复先前入栈的寄存器，出栈顺序与入栈时的相对应，堆栈指针的值也改回去。
3. 从原中断发生位置继续往下运行。

注意：在返回时，会根据EXC_RETURN的值来决定返回动作。

3.2 EXC_RETURN

EXC_RETURN是用于程序从异常中断中返回的。

根据Cortex-M3的异常处理流程，当发生异常时，CPU先将核心寄存器压入当前堆栈（如果当前是线程模式，则压入PSP堆栈，如果当前是Handler模式，则压入MSP堆栈），然后CPU会将LR设置为一个特殊的值，比如0xFFFFFFFD，然后切换到Handler模式，切换成MSP堆栈，最后进入异常处理例程（异常处理例程总是使用MSP堆栈）。在异常处理例程完成后需要从中断返回时，就将LR的值载入到PC中（通常是BX LR指令，也可以是MOV PC,LR指令，或者POP {…, PC}等指令，只要能将LR赋给PC即可），由于LR的值是0xFFFFFFFD，CPU检测到向PC中载入的是这个特殊值时，就知道是中断返回，于是做中断返回的动作（与压入动作相反：从堆栈中弹出核心寄存器的值，恢复到线程模式或Handler模式等）。

这里这个特殊的值(0xFFFFFFFD)就是EXC_RETURN，它的特点是高28位全部是1，只有低4位可变化，不同的低4位表示不同的中断返回动作。

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参考资料：

1. 【李述铜】从0到1自己动手写嵌入式操作系统