2架构
2.1架构简介
Cortex-M3和Cortex-M4处理器都是基于ARMv7-M架构。最初ARMv-7M架构是随着Cortex-M3处理器一同引进的，而在Cortex-M4发布时，架构中又额外增加了新的指令和特性，改进后的架构有时也被称为ARMv7E-M。
2.2编程模型
2.2.1操作模式和状态
Cortex-M4处理器包括两种操作状态和模式，还有两种访问等级。 1. 操作状态
· 调试状态：处理器被暂停后，就会进入调试状态，比如利用调试器触发断点，单步执行等。 ·Thumb状态：处理器执行程序代码，它就是处在Thumb状态，因为Cortex-M4用的是Thumb指令，所以称为Thumb状态，并且在Cortex-M处理器中已经不支持ARM指令，也就不存在ARM状态。 2. 操作模式
· 处理模式：执行中断服务程序等异常处理。在处理模式下，处理器总是具有特权访问等级。 · 线程模式：执行普通的程序代码。 3. 访问等级
· 特权访问等级：可以访问处理器中的所有资源。
· 非特权访问等级：有些存储器区域无法访问，有些操作也无法使用。
Thumb状态处理模式异常请求启动线程模式（特权等级）处理模式执行异常处理执行异常处理异常请求线程模式（非特权等级）调试事件调试状态（处理器停止指令执行）解除调试软件转换
访问等级有特殊寄存器CONTROL控制。软件可将处理器从特权访问等级转换至非特权访问等级，但反之无法直接转换，需要借助异常机制。
处理器的操作模式和状态可由图1.1来表示，在上电后，默认处于特权线程模式下的Thumb状态。
2.2.2 寄存器
对于ARM架构来讲，处理存储器中的数据时，需将其从存储器加载到寄存器中，处理完毕后，若有必要，还可以再写回存储器。这种方式被称作“加载-存储架构”(LOAD-STORE)。
Cortex-M4处理器的寄存器组中有16个寄存器，其中包括13个通用寄存器和3个有特殊用途的寄存器。
1 通用寄存器R0-R12
R0-R7被称作低寄存器，许多16位指令只能访问低寄存器。R8-R12称作高寄存器，可用32位指令和几个16位指令访问。R0-R12初始值未定义。
2 栈指针R13
R13为栈指针，可通过PUSH和POP操作实现栈存储的访问。栈指针包括两个：主栈指针MSP和进程栈指针PSP。MSP为默认指针，复位后或处理模式时只能是MSP，而PSP只能在线程模式使用。栈指针的选择有CONTROL寄存器控制。
MSP和PSP的最低两位必须是0，也就是栈指针的地址操作必须4字节对齐。
R0R1R2R3R4R5R5R6R7R8R9R10R11R12R13（SP）R14R15通用寄存器栈指针链接寄存器LR程序计数器PC
3 链接寄存器（LR）R14
用于函数或子程序调用时返回地址的保存,在异常中则用来保存进异常前状态信息，包括系统模式、栈指针模式等。异常返回时参考LR中的信息返回到相应状态。
4 程序计数器（PC）R15
R15为程序计数器，读操作返回当前地址加4，写操作引起跳转。
2.2.3 特殊寄存器
特殊寄存器有三类：程序状态寄存器、中断/异常屏蔽寄存器、处理器控制寄存器。
1 程序状态寄存器：应用PSR（APSR）、执行PSR（EPSR）、中断PSR（IPSR）。三个寄存器可以单独访问，也可以组合到一个寄存器中访问。
31N Z C V Q26ICI/IT T2320GE[0-3]16ICI/IT108ISR NUM0
在APSR中包含N（负标志）、Z（零标志）、C（进位标志）、V（溢出标志）、Q（饱和标志）和GE（大于或等于标志，只在M4中有）。
IPSR中是中断号，只读。
EPSR中，T为表示Thumb状态，由于M4支持Thumb状态，不支持ARM状态，T位始终为1。ICI是中断继续指令位，保存的是中断被打断时的信息。IT指令时IF-THEN指令，用于条件执行。
2 PRIMASK、FAULTMASK、和BASEPRI寄存器：这三个寄存器只能在特权模式下使用。PRIMASK可屏蔽除NMI和HardFault之外的所有异常。FAULTMASK还可屏蔽HardFault。BASEPRI可以根据设置屏蔽低优先级的中断，可控制8个或16个中断，相应的改寄存器的宽度为3位或4位。
3 CONTROL寄存器
CONTROL寄存器主要有以下几项作用: · 线程模式下的访问等级 · 指针的选择
· 当前代码是否使用了浮点单元 分别对应了寄存器的低三位
位 功能 nPRIV（第0位） 0对应特权等级，1为非特权等级 SPSEL（第1位） 0对应主栈指针，1为进程栈指针，处理模式下始终为0。
FPCA（第2位） 0未使用浮点，1使用了浮点 2.2.4 浮点寄存器
1 S0-S31和D0-D15
S0-S31都为32位寄存器，也可以D0-D15的方式成对访问，但M4不支持双精度浮点运算，只是可以传输双精度数据。
2 浮点状态和控制寄存器（FPSCR） FPSCR两个功能
· 提供浮点运算结果的状态信息，如负标志、进位标志等。 · 定义一些浮点运算动作，如何舍入等 3 经过存储器映射的浮点单元控制寄存器（CPACR）
该寄存器经过了映射，也就是说需要通过通用寄存器加载进行设置，寄存器的功能是可以设置浮点单元的访问权限，拒绝访问、特权访问，全访问。
2.3存储器系统
2.3.1 存储器系统特性
· 4GB线性地址空间
· 架构定义的存储器映射。4GB的存储器空间被划分为多个区域，用于预定义的存储器和外设。 · 支持大端和小端的存储器系统。 · 位段访问。 · 写缓冲
· 存储器保护单元MPU · 非对齐传输支持
2.3.2 存储器映射
CORTEX-M处理器的4GB地址空间被分为了多个存储器区域，如图所示。区域根据各自典型用法进行划分，他们主要用于：
· 程序代码访问（如CODE区域）