17、Cortex - M3 I/O硬件编程全解析

Cortex - M3 I/O硬件编程全解析

1. Cortex - M3 I/O硬件架构

传统桌面计算机访问内存和外设使用不同指令，内存引用指令无法访问I/O设备，I/O指令也不能引用内存。若要在C语言中访问I/O设备，需用汇编编写支持例程，再从C语言调用。

而Cortex - M3采用内存映射架构，为内存和I/O建立统一地址空间，可通过常规LDR或STR指令引用。在C语言中使用内存映射I/O访问I/O设备，就像用指针访问普通内存位置，只需用I/O设备地址初始化指针，再用解引用操作符间接访问设备。

2. 中断和异常

中断能显著提升实时系统响应时间。例如在家处理所得税时电话铃响，停下手中工作接电话，处理完后继续工作，虽完成所得税工作的额外时间极少，但朋友完成任务的时间可能大幅减少。

中断是异常的特殊情况，异常还可由内部错误触发，如除零、未定义指令或非法未对齐内存访问。异常发生时，处理器执行异常处理程序。中断服务例程（ISR）常用于指代中断的异常处理程序。

编写处理程序常需用汇编，即便处理器采用内存映射I/O。处理程序和常规C函数有本质区别，异常可随时发生，处理程序必须保存和恢复所有寄存器内容，包括程序状态寄存器，以便返回被中断代码。传统上，处理程序可用纯汇编、C和内联汇编混合编写，或用特殊的 interrupt 关键字定义常规C函数。Cortex - M3的硬件设计使处理程序可写成无参数的常规 void 函数。

3. 线程和处理模式

Cortex - M3处理器有两种运行模式：执行主程序或线程时处于线程模式；执行处