前言

在Windows上或者Linux上的一个软件崩溃不会导致整个系统的崩溃，这是因为在硬件上能运行Windows或者Linux的硬件包含了MMU（Memory Manage Unit）内存管理单元，在Cortex-M3提供的框图中有MPU（Memory Protection Unite）内存保护单元，所以该部件不是必备的，所以在大部分单片机中不具备该部件，为了让设计的程序更稳定，需要了解CPU的模式并进行控制。

一、CPU的运行模式

Cortex-M3处理器的运行模式包括线程模式和特权模式，这两个模式决定了CPU正在运行正常代码还是异常中断代码。特权的分级分为特权级和用户级，这提供了一种存储器访问的保护机制，普通用户不能随意执行核心致命操作。
特权等级的引入，在硬件层面上限制了某些不受信任或者没有调试好的程序，让他们不能随便配置涉及要害的寄存器，从而提高系统的可靠性。
另外操作系统内核通常运行在特权级，在操作系统开启一个用户程序后，通常让用户程序运行在用户级，达到用户程序崩溃不会导致系统整体崩溃或受损。

上图表明特权模式下，CPU既可以执行异常代码（handle）也可以执行线程代码（thread），在用户模式下，CPU只能执行线程代码（thread）无权执行中断异常代码（handle）

二、CPU模式控制

2.1.CPU模式状态图

上图显示：系统上电复位系统处于特权级thread模式，通过手动修改CONTROL寄存器进行降级处理，由特权级thread模式变为用户级thread模式；通过触发异常的方式进行升级处理，让CPU在用户线程模式变为特权级线程模式。本文将记录如何对CPU模式进行转换操作，并观察实验现象。

2.2.CONTROL寄存器

CONTROL寄存器用于定义特权等级、堆栈指针的选择。

位	功能
CONTROL[1]	堆栈指针选择：0 = 选择主堆栈指针MSP ，1 = 选择线程堆栈指针PSP
CONTROL[0]	特权等级模式：0 = 特权级线程模式，1 = 用户级线程模式，handle永远是特权级

在Cortex-M3的Handle模式中，一直选择主堆栈指针即CONTROL[1] = 0，
在线程模式下可以是主堆栈指针可以是线程堆栈指针即CONTROL[0] = 0 | 1，
在特权模式下更改CONTROL[0]实现模式切换
CONTROL寄存器的操作指令：MRS，MSR

MRS　　R0 , CONTROL ；读CONTROL值到寄存器R0
ORR R0，R0，#1 ；设置bit0
MSR　　CONTROL , R0 ；写R0的值到CONTROL中

2.3.特权级变用户级

在特权等级下程序可以配置一些中断寄存器，在非特权模式下程序配置中断寄存器时会进入硬件错误中断

上图显示在非特权等级模式下，通过修改CONTROL寄存不能提升访问等级

2.4.用户级变特权级

提升访问等级的方法是进入异常中断中，在中断中修改CONTROL寄存器来实现等级提升

总结

本篇文章记录了通过修改CONTROL寄存器控制特权访问等级，中间涉及汇编代码，拓展自己的视野

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