• STM32堆栈指针疑问


    1. 下面的代码看的不是很明白,百为stm32开发板光盘测试程序CortexM3Mode_Privilegeproject,堆是程序员分配和使用的,栈是编译器指定的,存放函数参数,临时变量。

      1 #include "stm32f10x_lib.h"
      2 #define SP_PROCESS_SIZE             0x200  /* Process stack size */
      3 #define SP_PROCESS                  0x02   /* Process stack */
      4 #define SP_MAIN                     0x00   /* Main stack */
      5 #define THREAD_MODE_PRIVILEGED      0x00   /* Thread mode has privileged access */
      6 #define THREAD_MODE_UNPRIVILEGED    0x01   /* Thread mode has unprivileged access */
      7 
      8 ErrorStatus HSEStartUpStatus;
      9 vu8 PSPMemAlloc[SP_PROCESS_SIZE];
     10 vu32 Index = 0, PSPValue = 0, CurrentStack = 0, ThreadMode = 0;
     11 
     12 /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
     13 void RCC_Configuration(void);
     14 void NVIC_Configuration(void);
     15 
     16 
     17 int main(void)
     18 {
     19 #ifdef DEBUG
     20   debug();
     21 #endif
     22    
     23   //时钟配置
     24   RCC_Configuration();
     25 
     26   //中断向量表配置
     27   NVIC_Configuration();
     28 
     29   //STM32有一个主堆栈指针MSP,和线程堆栈指针PSP,把进程堆栈指针指向这个数组的高地址,因为堆栈指针是向下增长的
     30 /* Switch Thread mode Stack from Main to Process -----------------------------*/
     31   /* Initialize memory reserved for Process Stack */
     32   for(Index = 0; Index < SP_PROCESS_SIZE; Index++)
     33   {
     34     PSPMemAlloc[Index] = 0x00;
     35   }
     36   //系统上电,是在线程模式,特权级别下,所以可以修改CONTROL寄存器,这个寄存器选择特权级和用户级,还有系统选哪个堆栈指针
     37   /* Set Process stack value */ 
     38   __MSR_PSP((u32)PSPMemAlloc + SP_PROCESS_SIZE);
     39   //选择线程堆栈作为线程模式的堆栈,有点绕口
     40   /* Select Process Stack as Thread mode Stack */
     41   __MSR_CONTROL(SP_PROCESS);
     42 
     43   /* Get the Thread mode stack used */
     44   if((__MRS_CONTROL() & 0x02) == SP_MAIN)
     45   {
     46     /* Main stack is used as the current stack */
     47     CurrentStack = SP_MAIN;
     48   }
     49   else
     50   {
     51     /* Process stack is used as the current stack */
     52     CurrentStack = SP_PROCESS;
     53     
     54     /* Get process stack pointer value */
     55     PSPValue = __MRS_PSP();    
     56   }
     57   
     58 /* Switch Thread mode from privileged to unprivileged ------------------------*//切换线程模式到非特权
     59   /* Thread mode has unprivileged access */
     60   __MSR_CONTROL(THREAD_MODE_UNPRIVILEGED | SP_PROCESS);
     61   /* Unprivileged access mainly affect ability to:
     62       - Use or not use certain instructions such as MSR fields
     63       - Access System Control Space (SCS) registers such as NVIC and SysTick */
     64 
     65   /* Check Thread mode privilege status */ //检查当前是特权还是用户级别
     66   if((__MRS_CONTROL() & 0x01) == THREAD_MODE_PRIVILEGED)
     67   {
     68     /* Thread mode has privileged access  */
     69     ThreadMode = THREAD_MODE_PRIVILEGED;
     70   }
     71   else
     72   {
     73     /* Thread mode has unprivileged access*/
     74     ThreadMode = THREAD_MODE_UNPRIVILEGED; //应该是用户级别
     75   }
     76 
     77 /* Switch back Thread mode from unprivileged to privileged -------------------*/  //切换到特权模式
     78   /* Try to switch back Thread mode to privileged (Not possible, this can be
     79      done only in Handler mode) */
     80   __MSR_CONTROL(THREAD_MODE_PRIVILEGED | SP_PROCESS);
     81 
     82   /* Generate a system call exception, and in the ISR switch back Thread mode
     83     to privileged */
     84   __SVC(); //产生中断,进入handler模式,特权级别
     85 
     86   /* Check Thread mode privilege status */
     87   if((__MRS_CONTROL() & 0x01) == THREAD_MODE_PRIVILEGED)
     88   {
     89     /* Thread mode has privileged access  */
     90     ThreadMode = THREAD_MODE_PRIVILEGED;  //应该是特权级别
     91   }
     92   else
     93   {
     94     /* Thread mode has unprivileged access*/
     95     ThreadMode = THREAD_MODE_UNPRIVILEGED;
     96   }
     97         
     98   while (1)
     99   {
    100   }
    101 }

    2. 暂时不明白这个程序什么用途,只是学习的过程中遇到了,拿出来研究一下。

    Cortex-M3处理器支持两种处理器的操作模式,还支持两级特权操作。
    两种操作模式分别为:处理者模式(handler mode)和线程模式(thread mode)。引入两个模式的本意,是用于区别普通应用程序的代码和异常服务例程的代码——包括中断服务例程的代码。Cortex-M3的另一个侧面则是特权的分级——特权级和用户级。这可以提供一种存储器访问的保护机制,使得普通的用户程序代码不能意外地,甚至是恶意地执行涉及到要害的操作。处理器支持两种特权级,这也是一个基本的安全模型。

    3. 在CM3运行主应用程序时(线程模式),既可以使用特权级,也可以使用用户级;但是异常服务例程必须在特权级下执行。复位后,处理器默认进入线程模式,特权极访问。在特权级下,程序可以访问所有范围的存储器(如果有MPU,还要在MPU规定的禁地之外),并且可以执行所有指令。

    在特权级下的程序可以为所欲为,但也可能会把自己给玩进去——切换到用户级。一旦进入用户级,再想回来就得走“法律程序”了——用户级的程序不能简简单单地试图改写CONTROL寄存器就回到特权级,它必须先“申诉”:执行一条系统调用指令(SVC)。这会触发SVC异常,然后由异常服务例程(通常是操作系统的一部分)接管,如果批准了进入,则异常服务例程修改CONTROL寄存器,才能在用户级的线程模式下重新进入特权级。事实上,从用户级到特权级的唯一途径就是异常:如果在程序执行过程中触发了一个异常,处理器总是先切换入特权级,并且在异常服务例程执行完毕退出时

    4.如果根据下表和上面解释重新看代码的话,应该很清楚了。

    5. 在看下CONTROL寄存器介绍

    6. 如此一来,基本搞明白了。

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