专业制作网站图片行业门户网站程序

STM32F103 使用 ARM Cortex-M3 内核，与 STM32F013（Cortex-M0）相比，其压栈行为有所不同，主要体现在异常自动压栈和**手动压栈（函数调用）**两方面。

---

1. 进入异常/中断时的自动压栈

当 STM32F103 发生 中断或异常 时，Cortex-M3 内核会 自动 将以下 8 个寄存器 按固定顺序 压入栈中：

寄存器	说明
R0	通用寄存器 R0 (函数参数)
R1	通用寄存器 R1
R2	通用寄存器 R2
R3	通用寄存器 R3
R12	通用寄存器 R12
LR (R14)	链接寄存器（异常返回地址）
PC	发生异常时的程序计数器
xPSR	程序状态寄存器

压栈顺序（从低地址到高地址）

低地址↓
[ xPSR  ]  --> 最高位 (最先压入栈)
[   PC   ]
[   LR   ]
[  R12   ]
[  R3    ]
[  R2    ]
[  R1    ]
[  R0    ]  --> 最低位 (最后压入栈)↑
高地址

说明：

• 进入中断/异常时，处理器自动保存这些寄存器，以便中断返回时恢复现场。
• PC 记录异常发生时的地址，返回时用于恢复执行。
• xPSR 记录状态信息（如中断号、Thumb 状态等）。
• 退出中断时，处理器会自动弹出这些寄存器并恢复 CPU 状态。

比 Cortex-M0 额外支持

Cortex-M3 支持硬件堆栈对齐（8 字节对齐），同时具备 可选的浮点扩展（如果有 FPU），但 STM32F103 没有 FPU，因此不会涉及浮点寄存器的压栈。

---

2. 函数调用时的手动压栈

当 C 语言函数调用时，ARM 编译器根据 ARM AAPCS（ARM 过程调用标准），会自动进行手动压栈：

1. 函数参数传递

   • 前 4 个参数 传递给 R0-R3，超过 4 个的参数需要压入栈。
   • 例如：

     void test(int a, int b, int c, int d, int e);  // e 需要压栈
     

2. 局部变量存放

   • 若寄存器不够用，局部变量会被压入栈中。

3. 保护非易失性寄存器

   • 非易失性寄存器 (R4-R11 和 LR) 必须在函数调用前保存，否则返回时数据会丢失。
   • 编译器可能会在函数入口 push 这些寄存器，函数结束时 pop 恢复。

示例

push {r4-r7, lr}   ; 进入函数时，保存 r4-r7 和 lr
...
pop {r4-r7, lr}    ; 离开函数时，恢复寄存器
bx lr              ; 返回调用方

说明：

• push {r4-r7, lr}：手动压栈，保护 R4-R7 和 LR（返回地址）。
• pop {r4-r7, lr}：弹出栈，恢复寄存器。
• bx lr：返回调用方。

---

3. STM32F103（Cortex-M3） vs. STM32F013（Cortex-M0）

对比项	STM32F013（Cortex-M0）	STM32F103（Cortex-M3）
自动压栈寄存器	R0-R3, R12, LR, PC, xPSR	R0-R3, R12, LR, PC, xPSR
异常返回自动弹栈	✅	✅
支持 8 字节堆栈对齐	❌	✅
支持可选浮点寄存器压栈	❌	❌（无 FPU）
函数调用手动压栈	R4-R7, LR	R4-R11, LR（更多可用寄存器）

---

总结

1. 异常/中断发生时，Cortex-M3 会自动压栈：

   • R0-R3, R12, LR, PC, xPSR 这 8 个寄存器。
   • 返回时自动弹栈恢复。

2. 普通函数调用时，手动压栈：

   • push {r4-r7, lr} 保护调用者的寄存器。
   • 超过 4 个参数的函数参数和局部变量会存入栈中。

3. 与 Cortex-M0（STM32F013）相比：

   • Cortex-M3 支持更多的寄存器 (R4-R11)，函数调用时可能会压栈更多寄存器。
   • Cortex-M3 支持 8 字节对齐，优化堆栈访问效率。

这样，STM32F103 在不同场景下的压栈行为就清楚了！如果你有更具体的应用场景，可以进一步探讨 😃