01.简介

Cortex-M3处理器内核是ARM公司设计的Cortex-M系列的一款经典处理器内核，基于32位ARMv7内核架构，采用Thumb-2指令集，完全没有使用ARM指令集，即不能执行ARM指令。Thumb-2是16位Thumb 指令集的一个超集，在Thumb-2中，16位指令首次与32位指令并存。

Cortex-M3处理器的特点包括：性能强劲、功耗低、实时性好、代码密度得到很大改善、低成本的整体解决方案。

02.ARM架构版本进化史

ARM公司几十年如一日地开发新的处理器内核和系统功能块。随着功能的不断进化，处理水平的持续提高，年深日久造就了一系列的ARM架构。这里需要说明的是，ARM架构版本号和ARM处理器名字中的数字并不是一码事。比如，ARM7TDMI是基于ARMv4T架构的（T表示支持“Thumb指令”），并不是ARMv7架构。

ARMv5TE架构则是伴随着ARM9E处理器家族亮相的，ARM9E家族成员包括ARM926E-S和ARM946E-S，ARMv5TE架构添加了“服务于多媒体应用增强的DSP指令”。

后来又出了ARM11，ARM11是基于ARMv6架构建成的。基于ARMv6架构的处理器包括ARM1136J(F)-S，ARM1156T2(F)-S，以及ARM1176JZ(F)-S。

基于从ARMv6开始的新设计理念，ARM进一步扩展了它的CPU设计，也就是ARMv7架构，在这个版本中，内核架构首次从单一款式变成3种款式。

Cortex-A系列（Application）：设计用于高性能的“开放应用平台”——越来越接近电脑了，针对日益增长的消费娱乐和无线产品设计，用于具有高计算要求、运行丰富操作系统及提供交互媒体和图形体验的应用领域，如智能手机、平板电脑、汽车娱乐系统、数字电视，智能本、电子阅读器、家用网络、家用网关和其他各种产品。

Cortex-R系列（Real-time）：用于高端的嵌入式系统，尤其是那些带有实时要求的——又要快又要实时。针对需要运行实时操作的系统应用，面向如汽车制动系统、动力传动解决方案、大容量存储控制器等深层嵌入式实时应用。

Cortex-M系列（Microcontroller）：用于深度嵌入的，单片机风格的系统中。该系列面向微控制器领域，主要针对成本和功耗敏感的应用，如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、家用电器、消费性产品和医疗器械等。

03.Cortex-M3中断异常处理机制

3.1 嵌套向量中断控制器

Cortex-M3内核中搭载了一颗中断控制器——嵌套向量中断控制器（NVIC），与内核是紧耦合的，因此我们是在Cortex-M3内核中实现NVIC。

可嵌套中断机制：

所有异常都可以被赋予不同的优先级，当前优先级被存储在xPSR的专用字段中。当一个异常发生时，硬件会自动比较该异常的优先级是否比当前的异常优先级更高。如果发现来了更高优先级的异常，处理器就会中断当前的中断服务例程（或者是普通程序），而服务新来的异常——即立即抢占。

3.2 中断和异常

与传统异常模型有了很大区别，Cortex-M3取消了FIQ快中断请求，采用更好的机制——中断优先级管理以及嵌套中断支持。支持11种系统异常（4+1个保留位），外加240个外部中断输入。

3.3 向量表

当Cortex-M3内核响应了一个发生的异常后，对应的异常服务例程(ESR)就会执行，Cortex-M3使用了“向量表查表机制”来确定ESR的入口地址。向量表其实是一个WORD（32位整数）数组，每个下标对应一种异常，该下标元素的值则是该ESR的入口地址，向量表在地址空间中的位置是可以设置的，通过NVIC中的一个重定位寄存器（VTOR）来指出向量表的地址。