ys-f1pro光盤-配套4.參考2cortex m3權(quán)威指南

ARM及Thumb指令集ARM指令小節(jié)目錄1.指令格式2.條件碼3.存儲器訪問指令4.數(shù)據(jù)處理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.雜項指令8.偽指令ARM指令長度概述ARM指令長度指令集可以是以下任一種32bits長

(ARM狀態(tài))16bits長

(Thumb狀態(tài))ARM7TDMI支持3種數(shù)據(jù)類型字節(jié)

(8-bit)半字(16-bit)字(32-bit)字必須被排成4個字節(jié)邊界對齊,半字必須被排列成2個字節(jié)邊界對齊

ARM指令長度概述向后兼容：新版本增加指令，并保持指令向后兼容；Load-store結(jié)構(gòu)*load/store–從存儲器中讀某個值,操作完后再將其放回存儲器中只對存放在寄存器的數(shù)據(jù)進行處理對于存儲器中的數(shù)據(jù)，只能使用load/store指令進行存取簡單的ARM程序;文件名：TEST1.S

;功能：實現(xiàn)兩個寄存器相加;說明：使用ARMulate軟件仿真調(diào)試

AREA Example1,CODE,READONLY ;聲明代碼段Example1 ENTRY ;標識程序入口

CODE32 ;聲明32位ARM指令START MOV R0,#0 ;設(shè)置參數(shù)

MOV R1,#10LOOP BL ADD_SUB ;調(diào)用子程序ADD_SUB B LOOP ;跳轉(zhuǎn)到LOOPADD_SUB

ADDS R0,R0,R1 ;R0=R0+R1 MOV PC,LR ;子程序返回

END ;文件結(jié)束使用“；”進行注釋標號頂格寫實際代碼段聲明文件結(jié)束4.2指令集介紹

ARM指令集——指令格式

ARM是三地址指令格式，指令的基本格式如下：4.2指令集介紹ARM指令集——基本指令格式<opcode>{<cond>}{S}<Rd>,<Rn>{,<operand2>}

其中<>號內(nèi)的項是必須的，{}號內(nèi)的項是可選的。各項的說明如下：opcode：指令助記符； cond：執(zhí)行條件；S：是否影響CPSR寄存器的值；Rd：目標寄存器； Rn：第1個操作數(shù)的寄存器；operand2：第2個操作數(shù)；指令語法目標寄存器（Rd)源寄存器1(Rn)源寄存器2(Rm)ADDr3,r1,r2r3r1r2例:

ARM指令的基本格式如下：4.2指令集介紹ARM指令集——第2個操作數(shù)<opcode>{<cond>}{S}<Rd>,<Rn>{,<operand2>}

靈活的使用第2個操作數(shù)“operand2”能夠提高代碼效率。它有如下的形式：#immed_8r——常數(shù)表達式；Rm——寄存器方式；Rm,shift——寄存器移位方式；4.2指令集介紹ARM指令集——第2個操作數(shù)#immed_8r——常數(shù)表達式該常數(shù)必須對應8位位圖，即一個8位的常數(shù)通過循環(huán)右移偶數(shù)位得到。循環(huán)右移10位0x12000100100x00000000000x00000000000x00000000000x00000000000x00000000000x80100000000x04000001008位常數(shù)4.2指令集介紹ARM指令集——第2個操作數(shù)Rm——寄存器方式在寄存器方式下，操作數(shù)即為寄存器的數(shù)值。例如：SUB R1,R1,R24.2指令集介紹ARM指令集——第2個操作數(shù)Rm,shift——寄存器移位方式將寄存器的移位結(jié)果作為操作數(shù)（移位操作不消耗額外的時間），但Rm值保持不變，移位方法如下：操作碼說明操作碼說明ASR#n算術(shù)右移n位ROR#n循環(huán)右移n位LSL#n邏輯左移n位RRX帶擴展的循環(huán)右移1位LSR#n邏輯右移n位TypeRsType為移位的一種類型，Rs為偏移量寄存器，低8位有效。桶形移位器ALU桶形移位器Rd結(jié)果NRmRn4.2指令集介紹桶形移位器操作助記符說明移位操作結(jié)果Y值LSL邏輯左移xLSLyx<<y#0-31orRsLSR邏輯右移xLSRy(unsigned)x>>y#1-32orRsASR算術(shù)右移xASRy(signed)x>>Y#1-32orRsROR算術(shù)左移xRORy((unsigned)x>>y|(x<<32-y))#1-32orRsRRX擴展的循環(huán)右移xRRXy(cflag<<31)|((unsigned)x>>1)none4.2指令集介紹4.2指令集介紹ARM指令集——第2個操作數(shù)LSL移位操作：0LSR移位操作：0ASR移位操作：ROR移位操作：RRX移位操作：C4.2指令集介紹ARM指令集——第2個操作數(shù)Rm,shift——寄存器移位方式例如：ADD R1,R1,R1,LSL#3 ;R1=R1+R1<<3SUB R1,R1,R2,LSRR3 ;R1=R1-R2>>R3ARM指令目錄1.指令格式2.條件碼3.存儲器訪問指令4.數(shù)據(jù)處理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.雜項指令8.偽指令

ARM指令的基本格式如下：4.2指令集介紹ARM指令集——條件碼<opcode>{<cond>}{S}<Rd>,<Rn>{,<operand2>}

使用條件碼“cond”可以實現(xiàn)高效的邏輯操作(節(jié)省跳轉(zhuǎn)和條件語句)，提高代碼效率。所有的ARM指令都可以條件執(zhí)行，而Thumb指令只有B（跳轉(zhuǎn)）指令具有條件執(zhí)行功能。如果指令不標明條件代碼，將默認為無條件（AL）執(zhí)行。操作碼條件助記符標志含義0000EQZ=1相等0001NEZ=0不相等0010CS/HSC=1無符號數(shù)大于或等于0011CC/LOC=0無符號數(shù)小于0100MIN=1負數(shù)0101PLN=0正數(shù)或零0110VSV=1溢出0111VCV=0沒有溢出1000HIC=1,Z=0無符號數(shù)大于1001LSC=0,Z=1無符號數(shù)小于或等于1010GEN=V有符號數(shù)大于或等于

1011LTN!=V有符號數(shù)小于

1100GTZ=0,N=V有符號數(shù)大于

1101LEZ=1,N!=V有符號數(shù)小于或等于

1110AL任何無條件執(zhí)行

(指令默認條件)1111NV任何從不執(zhí)行(不要使用)指令條件碼表4.2指令集介紹ARM指令集——條件碼C代碼：If(a>b) a++;Else b++;對應的匯編代碼：CMP R0,R1 ;R0（a）與R1（b）比較ADDHI R0,R0,#1;若R0>R1，則R0=R0+1ADDLS R1,R1,#1;若R0≤1，則R1=R1+1示例：ARM指令可以通過添加適當?shù)臈l件碼前綴來達到條件執(zhí)行的目的。這樣可以提高代碼密度，減少分支跳轉(zhuǎn)指令數(shù)目，提高性能。

CMPr3,#0CMPr3,#0

BEQskipADDNEr0,r1,r2

ADDr0,r1,r2

skip默認情況下，數(shù)據(jù)處理指令不影響條件碼標志位，但可以選擇通過添加“S”來影響標志位。CMP不需要增加“S”就可改變相應的標志位。

loop

…

SUBSr1,r1,#1

BNEloop條件執(zhí)行及標志位如果Z標志清零則跳轉(zhuǎn)R1減1，并設(shè)置標志位條件碼不等于（Notequal） 無符號的大于或等于無符號的小于負數(shù)（Minus）等于（Equal）溢出（Overflow）沒溢出無符號的大于無符號的小于或大于正數(shù)或零小于（LessThan）大于（GreaterThan）小于等于總是執(zhí)行（Always）大于等于EQNECS/HSCC/LOPLVSHILSGELTGTLEALMIVCSuffix描述Z=0C=1C=0Z=1測試的標志位N=1N=0V=1V=0C=1&Z=0C=0orZ=1N=VN!=VZ=0&N=VZ=1orN=!V下表為所有可能的條件碼：注意:AL為默認狀態(tài)，不需要單獨指出程序狀態(tài)寄存器條件位：N=

NegativeresultfromALUZ=ZeroresultfromALUC=ALUoperationCarriedoutV=ALUoperationoVerflowedQ位：僅ARM5TE/J架構(gòu)支持指示飽和狀態(tài)J位僅ARM5TE/J架構(gòu)支持J=1:處理器處于Jazelle狀態(tài)中斷禁止位：I=1:禁止IRQ.F=1:禁止FIQ.TBit僅ARMxT架構(gòu)支持T=0:處理器處于ARM狀態(tài)T=1:處理器處于Thumb狀態(tài)Mode位：處理器模式位2731NZCVQ2867IFTmode1623

815

54024fsxc

UndefinedJ條件執(zhí)行示例一系列的指令都使用條件指令

if(a==0)func(1); CMPr0,#0

MOVEQr0,#1

BLEQfunc

置標志位，再使用不同的條件碼

if(a==0)x=0;

if(a>0)x=1; CMPr0,#0

MOVEQr1,#0

MOVGTr1,#1

使用條件比較指令

if(a==4||a==10)x=0; CMPr0,#4

CMPNEr0,#10

MOVEQr1,#04.2指令集介紹ARM指令集——存儲器訪問指令

ARM處理器是典型的RISC處理器，對存儲器的訪問只能使用加載和存儲指令實現(xiàn)。ARM7處理器是馮?諾依曼存儲結(jié)構(gòu)，RAM存儲空間及I/O映射空間統(tǒng)一編址，除對RAM操作以外，對外圍IO、程序數(shù)據(jù)的訪問均要通過加載/存儲指令進行。存儲器訪問指令分為單寄存器操作指令和多寄存器操作指令。助記符說明操作條件碼位置LDRRd,addressing加載字數(shù)據(jù)Rd←[addressing]，addressing索引LDR{cond}LDRBRd,addressing加載無符號字節(jié)數(shù)據(jù)Rd←[addressing]，addressing索引LDR{cond}BLDRTRd,addressing以用戶模式加載字數(shù)據(jù)Rd←[addressing]，addressing索引LDR{cond}TLDRBTRd,addressing以用戶模式加載無符號字節(jié)數(shù)據(jù)Rd←[addressing]，addressing索引LDR{cond}BTLDRHRd,addressing加載無符號半字數(shù)據(jù)Rd←[addressing]，addressing索引LDR{cond}HLDRSBRd,addressing加載有符號字節(jié)數(shù)據(jù)Rd←[addressing]，addressing索引LDR{cond}SBLDRSHRd,addressing加載有符號半字數(shù)據(jù)

Rd←[addressing]，addressing索引

LDR{cond}SHARM存儲器訪問指令——單寄存器加載助記符說明操作條件碼位置STRRd,addressing存儲字數(shù)據(jù)[addressing]←Rd，addressing索引STR{cond}STRBRd,addressing存儲字節(jié)數(shù)據(jù)[addressing]←Rd，addressing索引STR{cond}BSTRTRd,addressing以用戶模式存儲字數(shù)據(jù)[addressing]←Rd，

addressing索引STR{cond}TSTRBTRd,addressing以用戶模式存儲字節(jié)數(shù)據(jù)[addressing]←Rd，addressing索引STR{cond}BTSTRHRd,addressing存儲半字數(shù)據(jù)[addressing]←Rd，addressing索引STR{cond}HARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲

LDR/STR指令用于對內(nèi)存變量的訪問、內(nèi)存緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的訪問、查表、外圍部件的控制操作等。若使用LDR指令加載數(shù)據(jù)到PC寄存器，則實現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)功能，這樣也就實現(xiàn)了程序散轉(zhuǎn)。所有單寄存器加載/存儲指令可分為“字和無符號字節(jié)加載存儲指令”和“半字和有符號字節(jié)加載存儲指令。LDR和STR——字和無符號字節(jié)加載/存儲指令

LDR指令用于從內(nèi)存中讀取單一字或字節(jié)數(shù)據(jù)存入寄存器中，STR指令用于將寄存器中的單一字或字節(jié)數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存。指令格式如下：ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲

LDR{cond}{T} Rd,<地址>;將指定地址上的字數(shù)據(jù)讀入RdSTR{cond}{T} Rd,<地址>;將Rd中的字數(shù)據(jù)存入指定地址

LDR{cond}B{T} Rd,<地址>;將指定地址上的字節(jié)數(shù)據(jù)讀入RdSTR{cond}B{T} Rd,<地址>;將Rd中的字節(jié)數(shù)據(jù)存入指定地址其中，T為可選后綴。若指令有T，那么即使處理器是在特權(quán)模式下，存儲系統(tǒng)也將訪問看成是在用戶模式下進行的。T在用戶模式下無效，不能與前索引偏移一起使用T。ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲LDR和STR——字和無符號字節(jié)加載/存儲指令編碼指令執(zhí)行的條件碼I為0時，偏移量為12位立即數(shù)，為1時，偏移量為寄存器移位P表示前/后變址U表示加/減B為1表示字節(jié)訪問，為0表示字訪問W表示回寫為指令的尋址方式Rd為源/目標寄存器Rn為基址寄存器L用于區(qū)別加載（L為1）或存儲（L為0）ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲LDR和STR——字和無符號字節(jié)加載/存儲指令

LDR/STR指令尋址非常靈活，它由兩部分組成，其中一部分為一個基址寄存器，可以為任一個通用寄存器；另一部分為一個地址偏移量。地址偏移量有以下3種格式：立即數(shù)。立即數(shù)可以是一個無符號的數(shù)值。這個數(shù)據(jù)可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數(shù)值。如：LDRR1,[R0,#0x12]

；R1<-[R0+0x12]寄存器。寄存器中的數(shù)值可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數(shù)值。如：LDRR1,[R0,R2]

;

R1<-[R0+R2]

LDRR1,[R0,-R2];R1<-[R0-R2]寄存器及移位常數(shù)。寄存器移位后的值可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數(shù)值。如：LDRR1,[R0,R2,LSL#2]

;R1<-[R0+R2*4]

ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲LDR和STR——字和無符號字節(jié)加載/存儲指令

LDR/STR指令尋址非常靈活，它由兩部分組成，其中一部分為一個基址寄存器，可以為任一個通用寄存器；另一部分為一個地址偏移量。地址偏移量有以下3種格式：立即數(shù)。立即數(shù)可以是一個無符號的數(shù)值。這個數(shù)據(jù)可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數(shù)值。如：LDRR1,[R0,#0x12]

；R1<-[R0+0x12]寄存器。寄存器中的數(shù)值可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數(shù)值。如：LDRR1,[R0,R2]

;

R1<-[R0+R2]

LDRR1,[R0,-R2];R1<-[R0-R2]寄存器及移位常數(shù)。寄存器移位后的值可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數(shù)值。如：LDRR1,[R0,R2,LSL#2]

;R1<-[R0+R2*4]

ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲

從尋址方式的地址計算方法分，加載/存儲指令有以下4種格式：零偏移。 如：LDRRd,[Rn]

前索引偏移。 如：LDRRd,[Rn,#0x04]!程序相對偏移。 如：LDRRd,labe1

后索引偏移。 如：LDRRd,[Rn],#-0x04注意：必須保證字數(shù)據(jù)操作的地址是32位對齊的。LDR和STR——字和無符號字節(jié)加載/存儲指令LDR和STR——半字和有符號字節(jié)加載/存儲指令

這類LDR/STR指令可加載有符號半字或字節(jié)，可加載/存儲無符號半字。偏移量格式、尋址方式與加載/存儲字和無符號字節(jié)指令相同。ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲

LDR{cond}SBRd,<地址>;將指定地址上的有符號字節(jié)讀入RdLDR{cond}SHRd,<地址>;將指定地址上的有符號半字讀入RdLDR{cond}HRd,<地址>;將指定地址上的半字數(shù)據(jù)讀入RdSTR{cond}HRd,<地址>;將Rd中的半字數(shù)據(jù)存入指定地址注意：1.有符號位半字/字節(jié)加載是指用符號位加載擴展到32位，無符號半字加載是指用零擴展到32位；2.半字讀寫的指定地址必須為偶數(shù)，否則將產(chǎn)生不可靠的結(jié)果；ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲LDR和STR——半字和有符號字節(jié)加載/存儲指令編碼指令執(zhí)行的條件碼I為0時，偏移量為12位立即數(shù)，為1時，偏移量為寄存器移位P表示前/后變址U表示加/減W表示回寫為指令的尋址方式Rd為源/目標寄存器Rn為基址寄存器L用于區(qū)別加載（L為1）或存儲（L為0）S為1表示有符號訪問，為0表示無符號訪問H為1表示半字訪問，為0表示字節(jié)訪問LDR和STR指令應用示例：1.加載/存儲字和無符號字節(jié)指令LDR R2,[R5] ;將R5指向地址的字數(shù)據(jù)存入R2STR R1,[R0,#0x04] ;將R1的數(shù)據(jù)存儲到R0+0x04地址LDRB R3,[R2],#-1 ;將R2指向地址的字節(jié)數(shù)據(jù)存入R3，R2＝R2－1STRB R0,[R3,-R8ASR＃2];R0->[R3-R8/4],存儲R0的最低有效字節(jié)2.加載/存儲半字和有符號字節(jié)指令LDRSBR1,[R0,R3] ;將R0+R3地址上的字節(jié)數(shù)據(jù)存入R1，

;高24位用符號擴展LDRHR6,[R2],#2 ;將R2指向地址的半字數(shù)據(jù)存入R6，高16位用0擴展

;讀出后，R2=R2+2STRHR1,[R0,#2]! ;將R1的半字數(shù)據(jù)保存到R0+2地址，

;只修改低2字節(jié)數(shù)據(jù)，然后R0=R0+2ARM存儲器訪問指令——單寄存器存儲練習STRR1,[R2,R5]!LDRR5，[R3，#-0X03]STREQR4[R0，R4，LSLR5]STREQR4[R6]，#-0X08LDR

R0，[R2]！，-R6LDRNER4，R5，[R3，R6]LDRR4，STARTLDRR1，[R0]！LDR[SP，#-0X04]STRR1，START；（必須保證START處可以存貯數(shù)據(jù)）LDRPC，R5LDRPC,[R5]

半字和字節(jié)命令STRBR5,[SP,R3]LDRBR0,[R2],-R5，LSL,#0X02LDRBPC,[R5]STRBR0,[R15,#-0X02]!LDRHNER3,[R5,R8]LDRHR6,[R15,#-0X20]!STRHR0，[R4,R2,LSL＃0X02]STRHR0,[PC,#0X08]有符號半字和有符號字節(jié)命令LDRSHR5，[R3-R6]LDRSBR0，[R4]，#0X0FFLSRSHR15，[R0-R6]LSRSBR5，[R4,0X101]LDRNESHR6，[SP,#0X06]!STRSHR6，[R6]T后綴指令LDRTR5,[R6,R7]LDRBTR3,[R7],R0STRBTR0,R2,LSL#0X01STRTR7,[R3,#0X02]!LDRTR5,[R7],R3,LSL#0X040SDRTR5,R6,LSL#0X03LDRTR6,START目標寄存器器和基址寄存器是同一寄存器LDRR4,[R4,R3,LSL#2]LDRR4,[R4,R3,LSL#2]!LDRR4,[R4],R3,LSL#2LDRR4,[R3,R4,LSL#2]!STRR4,[R4,R3,LSL#2]!STRR4,[R4,R3,LSL#2]使用R15時的數(shù)據(jù)傳送LDRR15,[R5]LDRR6,[R15]LDRR7,[R15,R7]!STRR15,[R7,R1]STRR0,[R15]STRR0,[R15,R8]STRR0,[R15,#0X4]!助記符說明操作條件碼位置LDM{mode}Rn{!},reglist多寄存器加載reglist←[Rn...]，Rn回寫等LDM{cond}{mode}STM{mode}Rn{!},reglist多寄存器存儲[Rn...]←reglist,Rn回寫等STM{cond}{mode}

ARM存儲器訪問指令——多寄存器存取多寄存器加載/存儲指令可以實現(xiàn)在一組寄存器和一塊連續(xù)的內(nèi)存單元之間傳輸數(shù)據(jù)。LDM為加載多個寄存器；STM為存儲多個寄存器。允許一條指令傳送16個寄存器的任何子集或所有寄存器。它們主要用于現(xiàn)場保護、數(shù)據(jù)復制、常數(shù)傳遞等。ARM存儲器訪問指令——多寄存器存取多寄存器加載/存儲指令格式如下：LDM{cond}<模式>Rn{!},reglist{^}STM{cond}<模式>Rn{!},reglist{^}cond：指令執(zhí)行的條件；模式：控制地址的增長方式，一共有8種模式；!：表示在操作結(jié)束后，將最后的地址寫回Rn中；reglist

：表示寄存器列表，可以包含多個寄存器，它們使用“,”隔開，如{R1,R2,R6-R9}，寄存器由小到大排列；^：可選后綴。允許在用戶模式或系統(tǒng)模式下使用。它有以下兩個功能：1）若op是LDM且寄存器列表包含R15時，那么除了正常的多寄存器傳送外，還將SPSR也復制到CPSR中。這用于異常處理返回，僅在異常模式下使用。2）數(shù)據(jù)傳入或傳出的是用戶模式下的寄存器，而不是當前模式的寄存器。ARM存儲器訪問指令——多寄存器存取LDM和STM——多寄存器加載/存儲指令編碼指令執(zhí)行的條件碼S對應于指令中的”^”符號P表示前/后變址U表示加/減W表示回寫寄存器列表Rn為基址寄存器L用于區(qū)別加載（L為1）或存儲（L為0）ARM存儲器訪問指令——多寄存器存取多寄存器加載/存儲指令的8種模式如下表所示，右邊四種為堆棧操作、左邊四種為數(shù)據(jù)傳送操作。模式說明模式說明IA每次傳送后地址加4FD滿遞減堆棧IB每次傳送前地址加4ED空遞減堆棧DA每次傳送后地址減4FA滿遞增堆棧DB每次傳送前地址減4EA空遞增堆棧數(shù)據(jù)塊傳送操作堆棧操作進行數(shù)據(jù)復制時，先設(shè)置好源數(shù)據(jù)指針和目標指針，然后使用塊拷貝尋址指令LDMIA/STMIA、LDMIB/STMIB、LDMDA/STMDA、LDMDB/STMDB進行讀取和存儲。進行堆棧操作操作時，要先設(shè)置堆棧指針（SP），然后使用堆棧尋址指令STMFD/LDMFD、STMED/LDMED、STMFA/LDMFA和STMEA/LDMEA實現(xiàn)堆棧操作。ARM存儲器訪問指令——多寄存器存取數(shù)據(jù)塊傳送指令操作過程如右圖所示，其中R1為指令執(zhí)行前的基址寄存器，R1’則為指令執(zhí)行后的基址寄存器。R5R6R7R1R1’指令STMIAR1!,{R5-R7}4008H4004H4000H4014H4010H400CHR5R6R7R1R1’指令STMDAR1!,{R5-R7}4008H4004H4000H4014H4010H400CHR5R6R7R1R1’指令STMIBR1!,{R5-R7}4008H4004H4000H4014H4010H400CHR5R6R7R1’R1指令STMDBR1!,{R5-R7}4008H4004H4000H4014H4010H400CHARM存儲器訪問指令——多寄存器存取數(shù)據(jù)塊傳送存儲堆棧操作壓棧說明數(shù)據(jù)塊傳送加載堆棧操作出棧說明STMDASTMED空遞減LDMDALDMFA滿遞減STMIASTMEA空遞增LDMIALDMFD滿遞增STMDBSTMFD滿遞減LDMDBLDMEA空遞減STMIBSTMFA滿遞增LDMIBLDMED空遞增;使用數(shù)據(jù)塊傳送指令進行堆棧操作STMDA R0!,{R5-R6}...LDMIB R0!,{R5-R6};使用堆棧指令進行堆棧操作STMED R13!,{R5-R6}...LDMED R13!,{R5-R6}兩段代碼的執(zhí)行結(jié)果是一樣的，但是使用堆棧指令的壓棧和出棧操作編程很簡單（只要前后一致即可），而使用數(shù)據(jù)塊指令進行壓棧和出棧操作則需要考慮空與滿、加與減對應的問題。堆棧操作（詳見“4.1尋址方式堆棧尋址”）和數(shù)據(jù)塊傳送指令類似，也有4種模式，它們之間的關(guān)系如下表所示：堆棧是一個按特定順序進行存取的存儲區(qū)，操作順序為“后進先出”。堆棧尋址是隱含的，它使用一個專門的寄存器(堆棧指針)指向一塊存儲區(qū)域(堆棧)，指針所指向的存儲單元即是堆棧的棧頂。存儲器堆?？煞譃閮煞N：向上生長：向高地址方向生長，稱為遞增堆棧向下生長：向低地址方向生長，稱為遞減堆棧4.1ARM處理器尋址方式尋址方式分類——堆棧尋址4.1ARM處理器尋址方式尋址方式分類——堆棧尋址棧底棧頂棧區(qū)SP堆棧存儲區(qū)棧頂棧底棧區(qū)SP向下增長向上增長0x123456780x12345678堆棧壓棧堆棧壓棧棧頂SP棧頂SP棧底空堆棧棧底滿堆棧堆棧指針指向最后壓入的堆棧的有效數(shù)據(jù)項，稱為滿堆棧；堆棧指針指向下一個待壓入數(shù)據(jù)的空位置，稱為空堆棧。4.1ARM處理器尋址方式尋址方式分類——堆棧尋址0x123456780x12345678棧頂SP0x12345678棧頂SP壓棧壓棧所以可以組合出四種類型的堆棧方式：滿遞增：堆棧向上增長，堆棧指針指向內(nèi)含有效數(shù)據(jù)項的最高地址。指令如LDMFA、STMFA等；空遞增：堆棧向上增長，堆棧指針指向堆棧上的第一個空位置。指令如LDMEA、STMEA等；滿遞減：堆棧向下增長，堆棧指針指向內(nèi)含有效數(shù)據(jù)項的最低地址。指令如LDMFD、STMFD等；空遞減：堆棧向下增長，堆棧指針向堆棧下的第一個空位置。指令如LDMED、STMED等。4.1ARM處理器尋址方式尋址方式分類——堆棧尋址LDMIAR4,{R0,R1,R2,R3,R5}數(shù)據(jù)塊傳送指令STMFDR13!，{R0,R4-R6,R13}LDMIDR4,{R0,R1,R2,R3,R4,R6 }LDMFDSP!，{R12,R15}LDMFDSP!，{R12,R15}^STMIDR0，{R0-R5}STMIAR1，{R0-R5}助記符說明操作條件碼位置SWPRd,Rm,Rn寄存器和存儲器字數(shù)據(jù)交換Rd←[Rn]，[Rn]←Rm(Rn≠Rd或Rm)SWP{cond}SWPBRd,Rm,Rn寄存器和存儲器字節(jié)數(shù)據(jù)交換Rd←[Rn]，[Rn]←Rm(Rn≠Rd或Rm)SWP{cond}BARM存儲器訪問指令——寄存器和存儲器交換指令

SWP指令用于將一個內(nèi)存單元(該單元地址放在寄存器Rn中)的內(nèi)容讀取到一個寄存器Rd中，同時將另一個寄存器Rm的內(nèi)容寫入到該內(nèi)存單元中。使用SWP可實現(xiàn)信號量操作。指令格式如下：SWP{cond}{B}Rd,Rm,[Rn]

其中，B為可選后綴，若有B，則交換字節(jié)，否則交換32位字；Rd用于保存從存儲器中讀入的數(shù)據(jù)；Rm的數(shù)據(jù)用于存儲到存儲器中，若Rm與Rd相同，則為寄存器與存儲器內(nèi)容進行互換；Rn為要進行數(shù)據(jù)交換的存儲器地址，Rn不能與Rd和Rm相同。ARM存儲器訪問指令——寄存器和存儲器交換指令SWP和SWPB——寄存器和存儲器交換指令編碼指令執(zhí)行的條件碼B用于區(qū)別無符號字節(jié)（B為1）或字（B為0）Rm源寄存器Rd目標寄存器Rn為基址寄存器SWP指令應用示例：SWP R1,R1,[R0] ;將R1的內(nèi)容與R0指向的存儲單元的內(nèi)容進行互換SWPB R1,R2,[R0] ;將R0指向的存儲單元低字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到R1中

;(高24位清零)，并將R2的內(nèi)容寫入到該內(nèi)存單元中

;(最低字節(jié)有效)復習單寄存器數(shù)據(jù)傳送

LDR STR WordLDRB STRB ByteLDRH STRH HalfwordLDRSB 帶符號的byteloadLDRSH 帶符號的halfwordload存儲器系統(tǒng)必須支持所有訪問寬度語法：

LDR{<cond>}{<size>}Rd,<address>STR{<cond>}{<size>}Rd,<address>e.g.LDREQB地址訪問LDR/STR訪問的地址由基址寄存器加上偏移量來產(chǎn)生。針對word和無符號byte的訪問,偏移量可以是：一個無符號12-bit立即數(shù)(如0-4095bytes).

LDRr0,[r1,#8]一個寄存器，或再加上移位（由立即數(shù)指定）

LDRr0,[r1,r2]

LDRr0,[r1,r2,LSL#2]可以是從基址寄存器上加或減去偏移量:

LDRr0,[r1,#-8]

LDRr0,[r1,-r2]

LDRr0,[r1,-r2,LSL#2]對于halfword和帶符號的halfword/byte,偏移量可以是:一個無符號8bit立即數(shù)(如0-255bytes).一個寄存器(不能偏移)。可選擇采用pre-indexed或post-indexed方式尋址0x50x5r10x200基址

寄存器0x200r00x5源寄存器

forSTR偏移量120x20cr10x200原基址

寄存器0x200r00x5源寄存器

forSTR偏移量120x20cr10x20c更新

基址寄存器通過

STRr0,[r1,#12]!來自動更新基址寄存器PreorPostIndexed尋址?

Pre-indexed:STRr0,[r1,#12]

Post-indexed:STRr0,[r1],#12LDM/STM指令允許一次傳送1到16個寄存器到/從存儲器中。寄存器傳送順序不能被指定最小數(shù)字的寄存器總是被傳送到/從存儲器的最低地址上。

LDMIA r10,{r0,r1,r4}基址寄存器指定存儲器訪問開始的地址

塊傳送指令針對下列情況很有效：從存儲器中搬運一塊數(shù)據(jù)保存或恢復堆棧中的內(nèi)容如果是慢速存儲器，會影響中斷響應時間塊數(shù)據(jù)傳送r1r4r0r10地址增加LDM/STM操作語法：<LDM|STM>{<cond>}<addressing_mode>Rb{!},<寄存器list>4種尋址操作:

LDMIA/STMIA

IncrementAfter（先操作，后增加）

LDMIB/STMIB

IncrementBefore（先增加，后操作）

LDMDA/STMDA

DecrementAfter（先操作，后遞減）

LDMDB/STMDB

DecrementBefore（先遞減，后操作）IAr1地址增加r4r0r1r4r0r1r4r0r1r4r0r10IBDADBLDMxxr10,{r0,r1,r4}STMxxr10,{r0,r1,r4}基址寄存器(Rb)LDMFDsp!,{r4-r7,pc}SP100FF1234AOBE80341010123484209753r41r514544r60r712lr9048pc9020r4100100FFr5FF1234r61234A0BEr7A0BE8034pc8034堆棧r4100r5FFr61234r7A0BElr8034ABCD8765102E16FFFF1010123484209753存儲器頂SPSP100FF1234A0BE8034SPOldSP100FF1234A0BE8034ARM堆棧操作通過塊傳送指令來完成:STMFD

(Push) 塊存儲-FullDescendingstack[STMDB]LDMFD

(Pop) 塊裝載-FullDescendingstack[LDMIA]STMFDsp!,{r4-r7,lr}在寄存器和存儲器之間，由一次存儲器讀和一次存儲器寫組成的原子操作。完成一個字節(jié)或字的交換。語法：SWP{<cond>}{B}Rd,Rm,[Rn]RmRd321temp存儲器RnSWP4.2指令集介紹ARM指令集——分支指令在ARM中有兩種方式可以實現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)，一種是使用分支指令直接跳轉(zhuǎn)，另一種則是直接向PC寄存器賦值實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。分支指令有以下三種：分支指令B；帶鏈接的分支指令BL；帶狀態(tài)切換的分支指令BX。ARM分支指令——指令編碼分支指令B/BL指令編碼格式指令執(zhí)行的條件碼L區(qū)別B指令（L為0）和BL指令（L為1）24位有符號立即數(shù)（偏移量）分支指令BX指令編碼格式指令執(zhí)行的條件碼Rm目標地址寄存器，該寄存器裝載跳轉(zhuǎn)地址助記符說明操作條件碼位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel帶鏈接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm帶狀態(tài)切換的分支指令PC←Rm，切換處理器狀態(tài)BX{cond}ARM指令——分支指令助記符說明操作條件碼位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel帶鏈接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm帶狀態(tài)切換的分支指令PC←Rm，切換處理器狀態(tài)BX{cond}ARM指令——分支指令分支指令——B指令，該指令跳轉(zhuǎn)范圍限制在當前指令的±32M字節(jié)地址內(nèi)(ARM指令為字對齊，最低2位地址固定為0)。指令格式如下：B{cond}Label

應用示例：

B WAITA ;跳轉(zhuǎn)到WAITA標號處

B 0x1234 ;跳轉(zhuǎn)到絕對地址0x1234處BLLabelxxxxxxLabelxxxMOVPC,LRAddr1Addr2xxxxxxLRPC助記符說明操作條件碼位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel帶鏈接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm帶狀態(tài)切換的分支指令PC←Rm，切換處理器狀態(tài)BX{cond}ARM指令——分支指令帶鏈接的分支指令——BL指令適用于子程序調(diào)用，使用該指令后，下一條指令的地址被拷貝到R14(即LR)連接寄存器中，然后跳轉(zhuǎn)到指定地址運行程序。跳轉(zhuǎn)范圍限制在當前指令的±32M字節(jié)地址內(nèi)。指令格式如下：BL{cond}LabelAddr1LabelAddr2Addr21.當程序執(zhí)行到BL跳轉(zhuǎn)指令時，硬件將下一條指令的地址Addr2裝入LR寄存器，并把跳轉(zhuǎn)地址裝入程序計數(shù)器（PC）2.程序跳轉(zhuǎn)到目標地址Label繼續(xù)執(zhí)行，當子程序執(zhí)行結(jié)束后，將LR寄存器內(nèi)容存入PC，返回調(diào)用函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行應用示例（調(diào)用子程序）：

BL Label 助記符說明操作條件碼位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel帶鏈接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm帶狀態(tài)切換的分支指令PC←Rm，切換處理器狀態(tài)BX{cond}ARM指令——分支指令帶狀態(tài)切換的分支指令——BX指令，該指令可以根據(jù)跳轉(zhuǎn)地址（Rm）的最低位來切換處理器狀態(tài)。其跳轉(zhuǎn)范圍限制在當前指令的±32M字節(jié)地址內(nèi)(ARM指令為字對齊，最低2位地址固定為0)。指令格式如下：BX{cond}Rm跳轉(zhuǎn)地址Rm[0]跳轉(zhuǎn)后CPSR標志T位處理器狀態(tài)00ARM11Thumb助記符說明操作條件碼位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel帶鏈接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm帶狀態(tài)切換的分支指令PC←Rm，切換處理器狀態(tài)BX{cond}ARM指令——分支指令帶狀態(tài)切換的分支指令——BX指令，該指令可以根據(jù)跳轉(zhuǎn)地址（Rm）的最低位來切換處理器狀態(tài)。其跳轉(zhuǎn)范圍限制在當前指令的±32M字節(jié)地址內(nèi)(ARM指令為字對齊，最低2位地址固定為0)。Rm的位[0]不用作地址的一部分。若Rm的位[0]為1，則指令將CPSR中的標志T置位，且將目標地址的代碼解釋為Thumb代碼；若Rm的位[0]為0，則Rm的位[1]就不能為1

。指令格式如下：BX{cond}Rm應用示例：

ADRLR0,ThumbFun+1;將Thumb程序的入口地址加1存入R0BXR0 ;跳轉(zhuǎn)到R0指定的地址，

;并根據(jù)R0的最低位來切換處理器狀態(tài)桶型移位器DestinationCF0DestinationCFLSL:LogicalLeftShiftASR:ArithmeticRightShift（無符號數(shù)）乘2除2，并保留符號位DestinationCF...0DestinationCFLSR:LogicalShiftRightROR:RotateRight（無符號數(shù)）除2位輪換DestinationRRX:RotateRightExtended位輪換，從CF到MSB都參與操作CF寄存器,可選擇是否增加移位操作.移位值可以是：5bit無符號整數(shù)放在另一個寄存器的低字節(jié)用于常數(shù)乘法

立即數(shù)8bit，大小范圍0-255。右移偶數(shù)位允許直接加載32-bit常數(shù)到寄存器中。結(jié)果操作數(shù)1Barrel

Shifter操作數(shù)2ALU桶型移位器:

第二個操作數(shù)沒有任何一條ARM指令可包括一個32bit的立即數(shù)所有的ARM指令都是32bits固定長度數(shù)據(jù)處理指令格式中，第二個操作數(shù)有12位4bit移位值(0-15)乘于2，得到一個范圍在0-30，步長為2的移位值。記住一條準則：“最后8位一定要移動偶數(shù)位”.07118immed_8Shifter

RORrotx2QuickQuiz:

0xe3a004ff

MOVr0,#???立即數(shù)(1)Examples:下列命令中，匯編器把立即數(shù)轉(zhuǎn)換為移位操作：MOVr0,#4096 ;uses0x40ror26ADDr1,r2,#0xFF0000 ;uses0xFFror16也可使用MVN來進行位反轉(zhuǎn):MOVr0,#0xFFFFFFFF ;assemblestoMVNr0,#0立即數(shù)不能使用上述方法產(chǎn)生,否則將導致錯誤。031ror#0range0-0xff000000step0x01000000ror#8range0-0x000000ffstep0x00000001range0-0x000003fcstep0x00000004ror#30000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000立即數(shù)(2)為允許裝載大常數(shù)，匯編器提供了一條偽指令:LDRrd,=const它可能匯編成下列指令：MOVorMVN。

或LDR

指令，從數(shù)據(jù)池（Literalpools）讀取常數(shù)。ForexampleLDRr0,=0xFF

=>

MOVr0,#0xFFLDRr0,=0x55555555

=>

LDRr0,[PC,#Imm12]

…

…

DCD0x55555555建議把常數(shù)裝載到寄存器中時一律使用該偽指令。裝載32bit常數(shù)測驗#11.寫一條ARM指令，分別完成下列操作： a)r0=16 b)r0=r1/16 (帶符號的數(shù)字) c)r1=r2*3 d)r0=-r02.下面哪些立即數(shù)是數(shù)據(jù)處理指令中有效的數(shù)據(jù)? a)0x00AB0000b)0x0000FFFFc)0xF000000F d)0x08000012e)0x00001f80f)0xFFFFFFFF3.BIC指令做什么用？4.為什么ARM處理器增加了一條RSB指令?StartStopr0=r1

?r0>r1

?r0=r0-r1r1=r1-r0YesNoYesNo你只需要使用CMP、SUB和B指令。充分使用條件執(zhí)行！大家可以嘗試計算2109和4161的GCD

AREAmyarea,CODE ENTRY MOVr0,#9 MOVr1,#15start ;yourcodeherestop Bstop END測驗#2-GCD新建一個‘ARMExecutableImage’項目新建一個text文件另存為“gcd.s”加入到項目中Build并執(zhí)行乘法語法：MUL{<cond>}{S}Rd,Rm,Rs Rd=Rm*RsMLA{<cond>}{S}Rd,Rm,Rs,Rn Rd=(Rm*Rs)+Rn[U|S]MULL{<cond>}{S} RdLo,RdHi,Rm,Rs RdHi,RdLo:=Rm*Rs[U|S]MLAL{<cond>}{S}RdLo,RdHi,Rm,Rs RdHi,RdLo:=(Rm*Rs)+RdHi,RdLo占用的周期數(shù)基本MUL指令ARM7TDMI上為2-5周期StrongARM/XScale上為1-3周期ARM9E/ARM102xE上為2周期ARM9TDMI比ARM7TDMI多1周期累加再多1周期(不針對9E，盡管結(jié)果延遲多于1周期)對于“l(fā)ong”型數(shù)據(jù)，多1周期以上均為一般規(guī)則，確切細節(jié)查看相應手冊。軟件中斷(SWI)產(chǎn)生一個異常陷阱，跳轉(zhuǎn)到SWI硬件向量。SWI處理程序可以檢測SWI號，從而決定采取何種操作。通過SWI機制，運行在用戶模式下的應用程序，可請求操作系統(tǒng)執(zhí)行一系列特權(quán)操作。語法：

SWI{<cond>}<SWInumber>283124270

Cond1111SWInumber(ignoredbyprocessor)23條件域PSR傳送指令MRS和MSR允許傳送CPSR/SPSR中的內(nèi)容到/從一個通用寄存器中。語法：

MRS{<cond>}Rd,<psr>;Rd=<psr>

MSR{<cond>}<psr[_fields]>,Rm;<psr[_fields]>=Rm在這里：<psr>=CPSRorSPSR[_fields]=‘fsxc’的任意組合也允許送一個立即數(shù)到

psr_fields

MSR{<cond>}<psr_fields>,#Immediate用戶模式下，所有位均可以被讀取，但只有條件標志位(_f)可被寫。2731NZCVQ2867IFTmode1623

815

54024fsxc

UndefinedJ協(xié)處理器指令ARM體系支持16個協(xié)處理器針對每個協(xié)處理器的指令占用ARM指令集中的固定部分如果相應的協(xié)處理器不存在，將發(fā)生一個未定義指令異常。這有三種協(xié)處理器指令協(xié)處理器數(shù)據(jù)處理指令CDP：初始化協(xié)處理器數(shù)據(jù)處理操作協(xié)處理器寄存器傳送指令MRC：從協(xié)處理器寄存器移到ARM寄存器MCR：從ARM寄存器移到協(xié)處理器寄存器協(xié)處理器存儲器傳送指令LDC：從存儲器裝載到協(xié)處理器寄存器STC：從協(xié)處理器寄存器存儲到存儲器測試#41.寫幾條ARM指令，使能IRQ中斷2.下列ARM指令將做什么? a)

LDRHr0,[r1,#6] b)

LDRr0,=0x9993.在裝載或存儲指令中，“!”表示什么?4.當執(zhí)行SWI指令時，會發(fā)生什么?5.SWP指令的優(yōu)勢是什么?議程

ARM指令集Thumb指令集

v5TE體系結(jié)構(gòu)擴展015310ADDSr2,r2,#1ADDr2,#132-bitARM指令16-bitThumb指令對于由編譯器產(chǎn)生的大部分指令：沒有條件執(zhí)行源、目的寄存器必須相同僅能使用低寄存器常數(shù)大小有限制不能使用在線移位器ThumbThumb是16-bit指令集代碼密度優(yōu)化（總代碼大小約為ARM指令的65%）使用窄總線存儲器時可以大大提高性能。是ARM指令集的一個子集。核存在一個執(zhí)行狀態(tài)–Thumb狀態(tài)ARM和Thumb之間切換使用BX指令使用BranchExchange

指令來完成InterworkingBXRn

;Thumb狀態(tài)下的Bx指令BX<condition>Rn

;ARM狀態(tài)下的Bx指令也可以只是執(zhí)行一個絕對跳轉(zhuǎn)，無須狀態(tài)更換。ARM/Thumb交互工作RnBX跳轉(zhuǎn)的地址31013101ARM/Thumb選擇0-ARM狀態(tài)1-Thumb狀態(tài)0寫Thumb匯編程序Thumb不是一個“好”

指令集！最好用編譯器來產(chǎn)生約束并不一致代碼處理通常優(yōu)于ARM指令更多細節(jié)，參看：ARM“ArchitectureReferenceManual”ChaptersA6和A7議程

ARM指令集 Thumb指令集v5TE體系結(jié)構(gòu)擴展v5TE結(jié)構(gòu)v5TE體系包括全部的v4TARM和Thumb指令集，還有：更支持interworking同時支持ARM/Thumb狀態(tài)Breakpoint指令(ARM和Thumb)CLZ（CountLeadingZeros）指令擴展協(xié)處理器指令-MCR2等等支持飽和處理封裝的帶符號的半字乘法指令雙字裝載/存儲指令Cache預裝載指令雙字協(xié)處理器傳送指令-MCRR/MRRC你采用的處理器是哪種結(jié)構(gòu)?處理器核 結(jié)構(gòu)體系

7TDMI&9TDMI v4T 9E-Srev1 v5TE 926EJ-S/1026EJ-S v5TEJ 1020E v5TE StrongARM v4 XScaleMicroarchitecture v5TE前導零計數(shù)指令CLZ{cond}Rd,Rm計算寄存器中的值有多少個前導0源寄存器從最高位開始計算。1個周期完成 (ARM9E-S/ARM102x)如果沒有任何一位被置位，結(jié)果是32；如果bit31被置位，結(jié)果為0。Rm左移Rd位即可標準化Rm帶符號的標準化需要額外的1個周期0000001011101101...0R0=CLZR1,R00x6R1=1011101101000000...0Rm=MOVR0,R0LSLR1EORR1,R0,R0,LSL#1CLZR1,R1MOVR0,R0,LSLR1擴展協(xié)處理器指令CDP2,LDC2,STC2,MCR2,MRC2新格式的標準協(xié)處理器指令為協(xié)處理器設(shè)計人員提供了附加的操作碼空間。同樣是無條件執(zhí)行的TRmRsBTBWoption16161616321632/6432/64Rd(RdHi,RdLo)Rn(RdHi,RdLo)新的有符號乘法操作SMULxy{cond}Rd,Rm,RsSMULWy{cond}Rd,Rm,RsSMLAxy{cond}Rd,Rm,Rs,RnSMLAWy{cond}Rd,Rm,Rs,RnSMLALxy{cond}RdLo,RdHi,Rm,RsSMLA

指令影響標志位Qx,y用于選擇寄存器的高一半和低一半W

用于選擇48位結(jié)果的高32位

不影響NZCV(沒有‘S’位)1)寫一段匯編代碼‘qtest’測試標志位Q并清零。源文件模板在文件‘a(chǎn)sm\dsp.s’中給出返回根據(jù)標志位Q的值2)寫一段匯編主程序，累加16位有符號數(shù)組的所有元素的平方。inttotal=0;for(n=0;n<64;n++)total+=x[n]*x[n];取值指令

使用LDRH平方累加指令使用SMLABB3)是否存在互鎖?4)使用AXD檢查Q標志位(通過改變cpsr模式為E-PSR)5)在循環(huán)后面增加一個

BL

調(diào)用qtest并檢查返回值6)專家題：

改用LDR，每次取兩個值7)專家題：

修改代碼，使用64位累加器測試#5-DSPpowercalculationxx[0]x[1]x[2]x[3]x[4]x[63]r0x[62]x[5]