【Cortex-Mx系列的SCB关键寄存器浅谈】之一：CPUID寄存器

只看该作者 · 2025-6-13 17:08

本帖最后由 dffzh 于 2025-6-13 17:16 编辑

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@21小跑堂

在基于ARM Cortex-Mx（x>=0）的嵌入式MCU软件开发中，有时候会经常遇到让人头疼的类似HardFault硬件故障的问题，这个时候你可能就需要使用SCB的一些关键寄存器来进行问题分析了。那究竟什么是SCB？SCB又有哪些关键寄存器呢？Keil里又怎么查看SCB寄存器的值呢？后续连载文章将带大家一起来看下SCB的相关的关键寄存器，主要包括含义解释、字段说明和如何应用等方面。

什么是SCB？

SCB，即System Control Block，系统控制块，是ARM Cortex-M处理器内核中的一个关键模块，负责系统级的控制和管理功能（异常、复位、、低功耗等），具体功能主要包括：

系统异常配置与控制；

处理器特性控制；

向量表重定位；

系统复位与状态查询；

端序配置（配置大端模式和小端模式）。

而本文主要阐述系统复位与状态查询功能，即通过查看一些关键寄存器来进行异常诊断和错误分析。

SCB有哪些关键寄存器呢？

当然，不同Cortex-M版本的SCB所拥有的寄存器种类是存在差异的，因此要看具体使用的是哪个版本的Cortex-M。

连载文章将以常用的Cortex-M4为例进行介绍。我们需要打开core_cm4.h文件，搜索SCB，就能看到一些相关的内容：

包含了SCB的相关寄存器定义及其寄存器的位定义，并且有具体解释说明。

为了让大家更好地理解，在介绍各个寄存器之前，我们先来看下怎么样在Keil里查看这些寄存器？

最直观的方式：

进入仿真，打开Watch窗口，直接在Name栏里输入“SCB”并按回车键即可看到SCB所包含的寄存器信息：

也可以通过直接输入寄存器地址信息来查看寄存器的值：

进入仿真，打开Memory窗口，输入SCB的基地址0xE000ED00按回车即可：

图中标注了第一个寄存器CPUID的值。

有了以上的数据信息后，接下来再逐一看看各个寄存器吧。

为了便于大家更好地理解，咱们循序渐进，以每篇文章仅介绍一个寄存器的方式进行，今天先介绍CPUID寄存器。

CPUID：

CPU Identification Register，只读的CPU身份信息寄存器，用于读取处理器的内核版本和架构信息，具体包括：

处理器型号（如Cortex-M3/M4/M7 等）；

架构版本（如ARMv7-M、ARMv8-M）；

实现厂商（如ARM或其他授权厂商）；

其他硬件特性（如是否支持浮点单元、调试功能等）；

该寄存器的32位字段结构如下表所示：

字段名	位域	功能描述
Implementer	[31:24]	厂商编码（如 0x41 表示 ARM）
Variant	[23:20]	处理器变种（大版本修订号，如 0x1 表示版本 1）
Constant	[19:16]	固定值 0xF（表示 Cortex-M 系列）
PartNo	[15:4]	处理器型号（如 0xC23 表示 Cortex-M3，0xC24 表示 Cortex-M4）
Revision	[3:0]	小版本修订号（如 0x1 表示第一版硅片）

作者用的是ARM Cortex-M4 MCU，看仿真后的CPUID值是0x410FC241，对号入座，厂商编码0x41、大版本修订号0、系列Cortex-M、处理器型号Cortex-M4、小版本修订号1。

那这个CPUID有什么应用价值吗？当然有：

代码移植与兼容性检查：

通过读取 Implementer 和 PartNo，软件可以动态识别处理器型号，从而启用特定优化或规避硬件缺陷（例如勘误表中的问题）；

功能检测：

例如，通过 PartNo 判断是否支持浮点单元（FPU）或 DSP 指令（Cortex-M3不支持，Cortex-M4/M7支持），以决定是否启用相关功能；

调试与诊断：

在调试时，通过 Revision 和 Variant 字段确认芯片的修订版本，以辅助定位硬件相关问题。

那怎么样在代码里访问呢？可以参考以下两种方式来实现：

复制

/*方式一：直接通过读取寄存器的方式*/

uint32_t cpuid = 0；

uint32_t read_cpuid(void) 

{

    cpuid = SCB->CPUID;     

    return cpuid;

}



/*方式二：间接通过读取寄存器地址的方式*/

//寄存器访问记得加上关键字volatile

uint32_t cpuid = 0；

#define CPUID     (*(volatile uint32_t *)(SCB_BASE + 0x00UL)) 

void read_cpuid(void) 

{     

        cpuid = CPUID;     

        uint8_t implementer = (cpuid >> 24) & 0xFF;  // 提取厂商     

        uint16_t part_no = (cpuid >> 4) & 0xFFF;     // 提取型号     

        //可以继续提取其他字段

    ……

}

以下是对两种代码方式的实测结果：

实测结果证实了两种读取方式都可以正常读取到CPUID寄存器的值，这样应用层就可以根据自身需要来解析和使用了。

下一篇文章作者将介绍ICSR（中断控制与状态寄存器）。

【Cortex-Mx系列的SCB关键寄存器浅谈】之一：CPUID寄存器

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