一、知識點

1. Cortex-M3/4在復位后CONTROL寄存器初始值為0，也就是說MCU會處于線程模式、具有特權訪問權限且使用主棧指針(MSP)。

2. 當進入異常時CM3會自動入棧，如下圖所示：

?3. 當異常返回時CM3會自動出棧，如下圖所示：

?4. CM3進入異常或者中斷服務函數(ISR)時，R14(LR)會被自動更新為EXC_RETURN，且EXC_RETURN具有以下位域。

當發生程序調用后，LR為子程序的返回地址。（程序調用的實質是將PC賦值給LR，執行完子程序后，又將LR賦值給PC。這些由硬件自動完成）

二、教程分析

1. 文中指出任務棧在初始化完成后，如下狀態，可以看到此時棧頂指針指在最低地址處，當然這時PSP還沒有被賦值為棧頂指針。

圖、二-1

?2. 接下來調用"SVC 0"，產生SVC異常服務，教程中SVC異常服務函數如下。

按照出現順序，這里用到知識點2圖8.7、知識點4、知識點3圖8.10(#1出棧時)。進入SVC異常服務函數前，CPU會自動將R0,…,xPSR(8個32位寄存器)存儲到MSP指向空間，R4-R11不會自動入棧。當然在SVC異常服務函數中，我們是去啟動第一個任務，因此主要考慮出棧操作，如下。

• 上圖(2)-(4)是獲取任務棧頂指針，(5)LDMIA是指先加載指針指向內容至CPU寄存器中，然后增加指針（加載一個內容增加一個指針，！表示指針變量會更新），(6)把當前的棧指針賦值給PSP，(9)給EXC_RETURN或上0xd，表示“返回線程模式且返回后使用進程棧(PSP)”。
• 當使用"bx r14"后會觸發異常返回機制，CPU會使用PSP來完成自動出棧，即將R0,…,xPSR存儲到PSP指向空間，CPU也是使用LDMIA完成出棧操作的，因而此時PSP指向任務棧的位置如下。?
• 此后CPU會取走R15(PC)，程序自然跳轉到任務1循環體中執行。

3.??任務1入棧

在任務1循環體的最后觸發了PendSVC異常服務，這里用到知識點2圖8.8，知識點3圖8.10(#1壓棧時和出棧時)。教程中PendSVC異常服務函數如下。

圖、二-3

• ?進入PendSVC異常服務函數前，CPU會自動將R0,…,xPSR存儲到PSP指向空間，CPU是使用STMDB完成入棧操作的，R4-R11不會自動入棧，此時PSP還是指向第一個任務的棧空間，如下圖。STMDB是指先減小指針，然后存儲CPU寄存器值至指針指向空間中（減小一個指針存儲一個內容，！表示指針變量會更新）。

• 剩下的R4-R11也需要使用STMDB手動入棧，見圖二-3中的(4)、(7)。
• 然后將R0的值賦值給第一個任務的棧頂指針，見圖二-3中的(5)、(6)、(8)，以恢復任務棧頂指針為初始狀態，如圖二-1。(其實可以不用重新賦值任務的棧頂指針，因為沒有變過，但考慮到要邏輯嚴謹，還是重新賦值比較好)。此時的PSP、R0和第一個任務的棧頂指針狀態如下。

• ?到這里任務1的入棧已經完成。

?4.??任務2出棧

• ?接著看圖二-3，(9)其實就是保護EXC_RETURN的bit2不會變成0，因為一旦發生程序調用，R14即為子程序的返回地址，原本的EXC_RETURN就會被打亂，導致異常返回時，CPU的SP不一定就是PSP，所以必須加以保護。
• R3也要加以保護，因為它保存了一個指針變量(pxCurrentTCB)的地址，指向要(或正在)執行的任務控制塊。
• (12)將pxCurrentTCB指向第二個任務控制塊。
• 進入異常或中斷后，CPU自動使用主棧，因此(9)和(14)使用的SP就是MSP。
• (15)-(19)與二-2(SVC異常服務)是一樣的。
• 至于為什么最后沒有給EXC_RETURN或上0xd，其實EXC_RETURN_bit2沒改變過，當然你要或上0xd也可以。

5. 總結

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的“野火FreeRTOS教程”第7章补充知识点-异常流程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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