34、Arm Cortex-M处理器中断与异常处理详解

Arm Cortex-M处理器中断与异常处理详解

1. 延迟堆叠（Lazy Stacking）

在某些指令执行时，会触发延迟堆叠机制。该机制会使流水线暂停，并将浮点寄存器压入已分配的栈空间。若中断处理程序未使用浮点单元（FPU），处理器在出栈阶段会跳过FPU寄存器的出栈操作。通过利用延迟堆叠特性，大多数不使用FPU的中断或异常处理能够省略FPU寄存器的保存和恢复过程，从而实现更快速的服务。

2. 堆叠和出栈使用的栈指针

中断的后台线程或进程所使用的栈指针用于堆叠和出栈操作。这取决于处理器的安全状态、处理器模式（即是否正在执行异常/中断处理程序）以及CONTROL.SPSEL的设置。栈指针的选择方式如下表所示：
| 处理器状态 | CONTROL_S.SPSEL = 0（默认） | CONTROL_S.SPSEL = 1 | CONTROL_NS.SPSEL = 0（默认） | CONTROL_NS.SPSEL = 1 |
| — | — | — | — | — |
| 处理模式（Handler mode） | MSP_S | MSP_S | MSP_NS | MSP_NS |
| 线程模式（Thread mode） | MSP_S | PSP_S | MSP_NS | PSP_NS |

3. EXC_RETURN机制

Cortex - M处理器允许将中断处理程序编写为C函数。在C函数中，函数返回通常是通过将返回地址（函数调用时加载到LR中）加载到PC（程序计数器）来实现的，例如执行“BX LR”指令。那么，当中断处理程序执行返回操作时，处理器如何知道这是一个异常返回（触发出栈操作，而非正常的函