異常主要分為中斷（如IO口，UART，等）和系統異常（如NMI，SYCTICK，等），注意區分中斷和系統異常，下文異常為統稱，

在CMSIS中，IRQn_Type為異常型別的列舉，系統異常一般為負數，中斷則從0開始

常用的操作異常的CMSIS函式，為了可移植性，建議使用這些函式操作異常。中斷相關暫存器主要在NVIC，系統異常相關暫存器主要在SCB中。

這些函式在core_cm4.h中定義

系統復位時，所有中斷都是禁止的，並且優先順序為0（最高優先順序），所有系統初始化時要呼叫一次NVIC_PriorityGroupConfig來設定優先順序分組情況。

異常優先順序分為搶佔優先順序和子優先順序

hard fault，NMI，reset，優先順序為-1,-2,-3，不可設定，其他異常的優先順序只能設定0和以上的數字，所以他們在任何時候都可以搶佔其他異常。

中斷的狀態：

    中斷可以是Enable或Disable或，由軟體設定和清除

    中斷可以是Pending或Not Pending，當中斷產生時Pending位會被硬體置位，中斷消失後不會清除，進入中斷處理函式時會被硬體清除，也可以軟體設定和清除

    中斷可以是Active或Inactive，由硬體設定和清除，正在執行的異常為Active，其他為Inactive，當高優先順序中斷搶佔時，被搶佔的中斷仍是Active

當中斷產生時Pending位會硬體被置位，處理器會馬上處理Pending的中斷，但有些時候，當中斷產生時，處理器正在處理其他高優先順序的異常，則處理完後，會根據Penging位再處理該中斷。如果在處理高優先順序異常過程中，Pending位被清除，則高優先順序異常處理完成後不會再處理該中斷。

如果中斷產生時，該中斷被遮蔽了，Pending位也會被置位。例如在執行中斷時（此時為Active），將該中斷Disable，此時又有該中斷產生，則該中斷Pending位會被置位。

除了NVIC的Pending位以外，EXTI有相應的Pending位在EXTI暫存器中,TIMER等也是，所以在中斷處理函式中要呼叫相應的清除函式EXTI_ClearITPendingBit，TIM_ClearITPendingBit等，而NVIC的Pending位在進入中斷處理函式時會被硬體清除

PRIMASK暫存器（只有最低位有用，其他為保留位）用於禁止所有異常，除了NMI和Hard Fault，只能在特權模式下訪問

CMSIS操作的函式：

void __enable_irq();

void __disable_irq();

彙編操作：

CPSIE I           ;Clear PRIMASK (Enable interrupts)
CPSID I           ;Set PRIMASK (Disable interrupts)

需要軟體觸發中斷可以使用：NVIC_SetPendingIRQ(Timer0_IRQn);

如果需要中斷處理函式在下條指令前執行則需要加Barrier

NVIC_SetPendingIRQ(Timer0_IRQn);
__DSB();               //Data Synchronization Barrier
__ISB();                //Instruction Synchronization Barrier

ARM體系結構的C編譯器遵循AAPCS原則，對函式呼叫由如下規定：

R0-R3, R12, LR, and PSR為呼叫者儲存暫存器，就是當呼叫一個函式前需要儲存這些暫存器，呼叫完後恢復，如果呼叫完後不關心這些暫存器則呼叫前可以不儲存。

R4-R11為被呼叫者儲存暫存器，就是任何函式如果要操作這些暫存器則要先儲存，函式返回前要恢復。

浮點數單元的暫存器也一樣

S0-S15 為呼叫者儲存暫存器

S16-S31 為被呼叫者儲存暫存器

R0-R3也被用作函式輸入引數（R0為第一個引數...），R0也用作函式返回值（如果返回值為64bit，則也會用R1）

在進入異常處理函式前，硬體會將如下暫存器入棧（使用PSP或MSP），如果沒有浮點數單元，則只有8個（xPSR，返回地址，LR，R12，R3-R0），這些暫存器組稱為Stack Frame

根據AAPCS，在函式進入和退出時，SP的值必須double-word對齊，否則會插入padding以保證對齊。該對齊也可以關閉（xPSR的bit9為0時則不對齊）對齊都由硬體根據xPSR的bit9自動完成

操作CCR暫存器對是否對齊進行設定：

SCB->CCR |= SCB_CCR_STKALIGN_Msk;           // Set STKALIGN bit (bit 9) of CCR

進入異常處理函式後，LR暫存器的值被設定為EXC_RETURN，該值根據此時處理器的狀態設定為相應的值，如下圖。

由於高四位永遠是0xF，所以異常處理函式返回地址不能在0xF0000000 到 0xFFFFFFFF之間，但這部分割槽間是不能執行區，所以對程式並不造成什麼問題。

在Thread Mode下可以使用PSP或MSP，在Handler Mode下只能使用MSP。由於EXC_RETURN的bit2決定了入棧時用的SP，所以在出棧時也會用該SP，這樣線上程模式進入異常處理模式，以及異常巢狀時都不會造成棧的混亂。也一樣模式。

參考文獻：

STM32F3 and STM32F4 Series Cortex®-M4 programming manual（PM0214）

The Definitive Guide to ARM Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors