stm32是cortex-m3内核芯片,拥有cortex-m3的特性,以下介绍了cortex-m3的特权级别。
1、先来说一下操作模式:
cortex-m3有两种操作模式:笔者觉得也可以称为代码执行模式,线程模式(thread mode)和异常模式(handler mode),用于表示处理器在执行什么代码。
thread mode:执行非异常代码,也就是用户代码。
handler mode:执行异常代码,如中断服务程序。
2、再来说一下特权级别:
cortex-m3有两种权利级别:特权级(privilege)和用户级(user)。这两种模式主要用于阻止对硬件的异常访问,比如存储资源、关键寄存器等。
特权级别:能够访问硬件所有存储资源,能够执行所有指令。
用户级别:禁止使用msr和mrs访问特殊功能寄存器(apsr除外),不能使用cps指令。对系统控制空间的访问有限制,即,不能访问system tick、nvic、system control block(scb)。
如何才能在这两个级别切换呢?答案是修改寄存器control[0]。这个寄存器只能在特权级别下修改,用户级别下是不能修改此寄存器的,要想从用户级别转到特权级别,只能进入异常/中断,然后在异常/中断中修改寄存器,因为在异常/中断中总是特权级别。
在线程模式,可以是特权级,也可以是用户级。handler模式总是特权级的。在复位后,处理器处于线程模式+特权级。
3、介绍一下系统控制空间(scs):
系统控制空间(system control space):在地址空间的位置,如下图所示,地址区间0xe000e000-0xe000f000,这部分区域包含:system control block、system tick、nested vectored interrupt controller(nvic)、pmu等。这些寄存器是处理器能够工作的根本,必须有相应权限才能修改,即,特权级才能修改。
system control block(scb)包含了系统相关的寄存器,如下:
4、总结:
特权级有特权,权利大,能访问所有资源,用户级权利小,不能所有资源。说实话这权利级别一般不做修改,即,保持默认的特权级别。因为cortex-m3内核是个低端内核,很大一部分应用都是无操作系统的裸机执行程序,在没有特殊安全要求的前提下没必要切来切去的,比较麻烦。
5、题外话:
我们在使用stm32跑实时操作系统的时候经常使用systick作为操作系统的心跳,很多人不知道这个systick和普通的定时器有什么区别,通过上面介绍这个systick相关寄存器位于系统控制空间(scs),用户级别不能访问systick寄存器,防止用户级别代码误操作,篡改systick寄存器威胁系统安全。
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