在GD32F450ZGT6的启动文件startuup_gd32f450_470.s中可以发现，复位中断服务函数调用了main函数。 【疑问】为什么复位中断服务程序里面直接调用的main函数，难道所有程序都在复位中断里面执行的？由于我们的main函数一般包含了while（1）的死循环，所以不会有如下图中执行到exit退出函数。

与GD32相同，STM32也是Cortex M系列内核。以STM32进入MDK（Keil）5的调试模式，当程序运行至复位中断服务函数时中可以发现，处理器操作模式竟然是Thread mode（线程模式），而进入中断服务函数后处理器本应处于Handler mode（处理模式）的。通过查看官方文档【https://developer.arm.com/documentation/dui0552/a/the-cortex-m3-processor/exception-model/exception-types】即可发现问题所在： 最后一句：Execution restarts as privileged execution in Thread mode ，意为：异常重新作为特权级线程模式执行。也就是说上电复位或者手动复位，此时的复位中断服务器程序就是作为普通程序来执行的，已经不再是中断式的处理机制，就是简单的函数跳转到了main函数里面。

Cortex-M3/M4支持两种操作模式，两种操作模式分别是：Handler mode 中断模式（处理模式），简单的说就是指异常服务程序是处在中断模式。Thread mode 线程模式，简单的说就是异常服务程序以外的程序都是处在线程模式。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程序的代码——包括中断服务程序的代码。

两级特权操作分别为：特权级和非特权级（用户级）。Unprivileged 非特权级（用户级）：起到保护用户任务的作用，防止用户可以在任意任务中访问和修改系统寄存器，操作不当会造成系统崩溃。Privileged 特权级：这种模式下用户可以在任意任务中对系统控制寄存器的访问和修改。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。 （1）主应用程序（Thread mode线程模式），既可以使用特权级，也可以使用非特权级（用户级）（2）异常（中断）服务程序(Handler mode处理模式)必须在特权级下执行。（3）处理器复位后在线程模式+特权级模式下运行

在特权级下的代码可以通过置位CONTROL[0]来进入用户级。而不管是任何原因产生了任何异常，处理器都将以特权级来运行其服务例程，异常返回后，系统将回到产生异常时所处的级别。（在特权级模式下可以通过修改CONTROL寄存器进入用户级代码。）用户级下的代码不能再试图修改CONTROL[0]来回到特权级。它必须通过一个异常handler，由那个异常handler来修改CONTROL[0]，才能在返回到线程模式后拿到特权级。（用户级代码只能通过SVC中断，触发SVC异常才能重新进入特权级。）

控制寄存器（CONTROL）

复位后，处理器默认进入线程模式，特权极访问 ( 使用 MSP 作为堆栈指针 )

在特权级模式下，用户可以访问和配置系统控制寄存器，比如NVIC中断控制器。然而，如果是在非特权级（用户级）模式下，系统控制寄存器是不允许访问的，一旦访问将导致硬件异常。通过引入特权级和非特权级（用户级），就能够在硬件水平上限制某些不受信任的或者还没有调试好的程序，不让它们随便地配置涉及要害的寄存器，因而系统的可靠性得到了提高。一般情况下特权级模式会配合MPU一起使用，通过MPU设定只有特权级才能访问的存储空间。NVIC的中断控制/状态寄存器都只能在特权级下访问。不过有一个例外——软件触发中断寄存器可以在用户级下访问以产生软件中断。软件触发中断寄存器允许设置的前提，是设置中断控制寄存器STIR。对于Cortex-M3或者M4内核来说，所有的 核心外设寄存器 都是 只能在特权级 下才可以访问。核心外设主要是MPU，NVIC，SCB和STK四个单元。 除了核心外设寄存器以外，M3/M4内核的特殊功能寄存器也是不能在非特权级下访问的，特殊功能寄存器主要包括以下寄存器：1. 程序状态寄存器组（PSRs或曰xPSR）2. 中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK,以及BASEPRI）3. 控制寄存器（CONTROL）对于参考手册上面所说的SPI，USART，USB等所有外设寄存器都是可以在非特权级下进行访问的。在用户级下，不能访问系统控制空间（SCS，包含配置寄存器及调试组件的寄存器），且禁止使用MSR访问特殊功能寄存器（APSR除外），如果访问，则产生fault。基于以上原因，从特权级转到非特权级后，不能直接通过写“控制寄存器”——因为不支持在非特权级下访问；因此只能通过特殊方式触发异常，从而进入特权级。主要有以下两种方法访问核心外设：1. 使用SVC（Supervisor Call）软中断。2.在初始化和开启多任务 操作系统 前做核心外设的初始化。

1. 程序状态寄存器组（PSRs或曰xPSR）2. 中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK,以及BASEPRI）3. 控制寄存器（CONTROL）其中控制寄存器CONTROL是用来设置特权级和非特权级切换的，CONTROL寄存器定义如下：CONTROL[0]：仅当在特权级下操作时才允许写该位。一旦进入了用户级，唯一返回特权级的途径，就是触发一个软中断，再由服务例程改写该位。CONTROL寄存器也是通过MRS和MSR指令来操作的：MRS R0, CONTROLMSR CONTROL, R0

在ARM编程领域中，凡是打断程序顺序执行的事件，都被称为异常(exception)。除了外部中断外，当有指令执行了“非法操作”，或者访问被禁的内存区间，因各种错误产生的 fault，以及不可屏蔽中断发生时，都会打断程序的执行，这些情况统称为异常。在不严格的上下文中，异常与中断也可以混用。另外，程序代码也可以主动请求进入异常状态的（常用于系统调用）。

MRS MSR 指令只可以在特权级模式下使用。需要通过MRS MSR访问的特殊功能寄存器，除了APSR可以在用户级访问。

特权级可以使用MSP和PSP指针。用户级可以使用PSP，能不能使用MSP不太清楚。在异常处理函数中只能使用MSP。为了避免系统堆栈因应用程序的错误使用而毁坏，我们可以给应用程序专门配一个堆栈，不让它共享操作系统内核的堆栈。在这个管理制度下，运行在线程模式的用户代码使用PSP，而异常服务例程则使用MSP。这两个堆栈指针的切换是智能全自动的，就在异常服务的始末由硬件处理。MSP和PSP 的含义是Main_Stack_Pointer 和 Process_Stack_Pointer,在逻辑地址上他们都是R13。Cortex-M3内核有两个堆栈指针：MSP-主堆栈指针和PSP-进程堆栈指针，在任何一个时刻只能有一个堆栈指针起作用。MSP（Main_Stack_Pointer）主堆栈指针：当程序复位后（开始运行后），一直到第一次任务切换完成前，使用的都是MSP，即：main函数运行时用的是MSP，运行OSStartHighRdy，运行PendSV程序，用的都是MSP。当main函数开始运行前，启动文件会给这个函数分配一个堆栈空间，像ucos给任务分配堆栈空间一样，用于保存main函数运行过程中变量的保存。此时MSP就指向了该堆栈的首地址。PSP（Process_Stack_Pointer）进程堆栈指针：切换任务之后PendSV服务程序中有ORR LR, LR, #0x04这句，意思就是PendSV中断返回后使用的PSP指针，此时PSP已经指向了所运行任务的堆栈，所以返回后就可以就接着该任务继续运行下去了。由于任何一个时刻都只能使用一个堆栈指针（SP），所以，如果在某一个时刻，需要读取或者改变另外一个堆栈指针的内容就得使用特定的指令： MSR 和 MRS.相关文章：【汇编：MSR/MRS/BIC指令】https://www.cnblogs.com/cxl-93/p/11009447.html

本文仅用于知识点学习与记录，感谢以下文章及其作者：

【为什么复位中断服务程序里面直接调用的main函数，难道所有程序都在复位中断里面执行的？】https://cloud.tencent.com/developer/article/2144988【ARM：用户级 特权级 AND 线程模式 Handler模式】https://blog.csdn.net/woshidytgg/article/details/104008196【cortex M3/M4内核 特权级与用户级详解】https://blog.csdn.net/jieliangzi/article/details/107646182#:~:text=%E7%89%B9%E6%9D%83%E7%BA%A7%E4%B8%8E%E7%94%A8%E6%88%B7%E7%BA%A7%E4%BD%9C%E7%94%A8%E7%9A%84%E8%8C%83%E5%9B%B4【ARM Cortex-M3 操作模式和特权级别】https://www.cnblogs.com/shangdawei/archive/2013/04/05/3000869.html