第3章arm微處理器的指令系統(tǒng)

3ARM微處理器的指令A(yù)RMThumbARMARM微處理器的指令的分類與果都要放回寄存器中，而對(duì)系統(tǒng)器的則需要通過專門的加載/指令來完成。令、加載/指令、協(xié)處理器指令和異常產(chǎn)生指令六大類，具體的指令及功能如表3-1所示（表表3- ARM指令及功能描加法指B跳轉(zhuǎn)指位指比較指異或指從ARM寄存器到協(xié)處理器寄存器的數(shù)據(jù)傳輸指從協(xié)處理器寄存器到ARM寄存器的數(shù)據(jù)傳輸指?jìng)魉虲PSRSPSR的內(nèi)容到通用寄存器指?jìng)魉屯ㄓ眉拇嫫鞯紺PSRSPSR的指3232協(xié)處理器寄存器寫入器指寄存器到器的數(shù)據(jù)傳輸指減法指交換指指令的條件表3- Z置相ZC置CN置負(fù)N正數(shù)或V置溢VC置位ZCZ置N等于N不等于Z且（N等于Z置位或（N不等于忽立即尋ADD ADD 寄存器尋ADD 寄存器間接尋ADD LDR STR R0中。第二條指令將以R1的值為地址的器中的數(shù)據(jù)傳送到R0中。第三條指令將R0的值傳送到以R1的值為地址的器中?；纷冎穼ひ屏肯嗉?，從而得到一個(gè)操作數(shù)的有效地址。變址尋址方式常用于某址附近的地址單LDR LDR LDRR0，[R1 LDR R14形成操作數(shù)的有效地址，從而取得操作數(shù)存入寄R0中。R14形成操作數(shù)的有效地址，從而取得操作數(shù)存入寄R0中，然后，R14個(gè)字節(jié)。中，然后，R14R0中。多寄存器尋16個(gè)通用寄存器的值。以下指令：LDMIA R1～R4。相對(duì)尋與基址變址尋址方式相類似，相對(duì)尋址以程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前值為址，指令中的地址標(biāo)BL采用了相對(duì)尋址方式：BL ；跳轉(zhuǎn)到子程序NEXT處執(zhí)MOV 堆棧尋堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，按先進(jìn)后出（FirstInLastOut，F(xiàn)ILO）的方式工作，使用一個(gè)稱作堆棧將要放入數(shù)據(jù)的空位置時(shí)，稱為空堆棧（EmptyStack）。遞減堆棧。這樣就有四種類型的堆棧工作方式，ARM微處理器支持這四種類型的堆棧工作方式，ARM跳轉(zhuǎn)指跳轉(zhuǎn)指令用于實(shí)現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn)，在ARMMOVARM32MB的地址空間的跳轉(zhuǎn)，包括4條指令： BL帶返回的跳轉(zhuǎn)指令BLXBX帶狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令1BB{條件}目標(biāo)地址ARM地址，它的值由匯編器來計(jì)算（參考尋址方式中的相對(duì)尋址）24有符號(hào)擴(kuò)展為32位，表示的有效偏移為2632MBB；程序無條件跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)Label；當(dāng)CPSR寄存器中的Z條件碼置位時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)Label處執(zhí)2BLBL{條件}目標(biāo)地址調(diào)用的一個(gè)基本但常用的。以下指令：BLLabel；當(dāng)程序無條件跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)Label處執(zhí)行時(shí)，同時(shí)將當(dāng)前的PC值保存到R143BLXBLX目標(biāo)地址換到Thumb該指令同時(shí)將PC的當(dāng)前內(nèi)容保存到寄存器R14當(dāng)子程序使用Thumb指令集而調(diào)用者使用ARM指令集時(shí)以通過BLX指令實(shí)現(xiàn)子程序的調(diào)用和處理器工作狀態(tài)的切換。同時(shí)，子程序的返回可以通過將寄存器R14值到PC中來完成。4BXBX{條件}目標(biāo)地址BXARMThumb數(shù)據(jù)處理指CPSRCPSRMOVMVNCMPCMNTSTTEQADDADCSUBSBCRSBRSCANDORREORBIC1MOVMOV指令可完成從另一個(gè)寄存器、被移位的寄存器或?qū)⒁粋€(gè)立即數(shù)加載到目的寄存器。其中S選項(xiàng)決定指令的操作是否影響CPSR中條件標(biāo)志位的值，當(dāng)沒有S時(shí)指令不更新CPSR中條件標(biāo)志位的；將寄存器R0的值傳送到寄存器；將寄存器R14的值傳送到PC；將寄存器R0的值左移3位后傳送到2MVNCPSRSCPSR ；將立即數(shù)0取反傳送到寄存器R0中，完成后R0=-3CMPCMP{1條件標(biāo)志位的值。該指令進(jìn)行一次減法運(yùn)算，但不結(jié)果，只更改條件標(biāo)志位。標(biāo)志位表示的是操作數(shù)1與操作數(shù)2的關(guān)系(大、小、相等)，例如，當(dāng)操作數(shù)1大于操作操作數(shù)2，則此后的有GT；將寄存器R1的值與寄存器R0的值相減，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CPSR的標(biāo)志；將寄存器R1的值與立即數(shù)100相減，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CPSR的標(biāo)志4CMNCMN{1CMN指令用于CPSR12，并根據(jù)結(jié)果更改條件標(biāo)志位。 ；將寄存器R1的值與寄存器R0的值相加，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CPSR的標(biāo)志 ；將寄存器R1的值與立即數(shù)100相加，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CPSR的標(biāo)志5TSTTST{1算結(jié)果更新CPSR中條件標(biāo)志位的值。操作數(shù)1是要測(cè)試的數(shù)據(jù)，而操作數(shù)2是一個(gè)位掩碼，該指令 ；用于測(cè)試在寄存器R1中是否設(shè)置了最低位（％表示二進(jìn)制數(shù) ；將寄存器R1的值與立即數(shù)0xffe按位與，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CPSR的標(biāo)志6TEQTEQ{1CPSR12 ；將寄存器R1的值與寄存器R2的值按位異或，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CPSR的標(biāo)志7ADDADD{條件}{S12可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。 ；R0=R1+ ；R0=R1+ ；R0=R2+(R3<<8ADCADC{條件}{S1ADC指令用于把兩個(gè)操作數(shù)相加，再加上CPSR中的C條件標(biāo)志位的值，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。它使用一個(gè)進(jìn)位標(biāo)志位，這樣就可以做比32位大的數(shù)的加法，注意記設(shè)置S后綴來更改進(jìn)位標(biāo)志。操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器，操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)以下指令序列完成兩個(gè)128位數(shù)的加法，第一個(gè)數(shù)由高到低存放在寄存器R7～R4，第二個(gè)數(shù)由R11～R8R3～R0：ADDS ；加的ADCS 進(jìn)ADCS 進(jìn) ；加第，帶進(jìn)9SUBSUB{條件}{S1SUB指令用于把操作數(shù)1減去操作數(shù)2，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存 ；R0=R1- ；R0=R1- ；R0=R2-(R3<<10、SBCSBC{條件}{S1SBC指令用于把操1減去操作數(shù)2，再減去CPSR中的C標(biāo)志位的反碼，并將結(jié)果存放到SUBS ；R0R1R2！C，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CPSR的進(jìn)位標(biāo)志11、RSBRSB{條件}{S1；=R2–；=256–；=(R3<<1)-12、RSCRSC{條件}{S1RSC指令用于把操2減去操作數(shù)1，再減去CPSR中的C標(biāo)志位的反碼，并將結(jié)果存放到 ；R0=R2–R1-13、ANDAND{條件}{S1個(gè)寄存器，操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。該指令常用于操作1的某些位。 ；該指令保持R0的0、1位，其余位14、ORRORR{條件}{S11的某些位。 設(shè)置R00、115、EOREOR{條件}{S11的某些位。 反轉(zhuǎn)R00、116、BICBIC{條件}{S1 清除R0中的位0、1、和3乘法指令與乘加指1必須是不同的寄存器。6 1MULCPSR1232位的有符號(hào)數(shù)或無 ；R0=R1×MULS ；R0R1R2，同時(shí)設(shè)置CPSR中的相關(guān)條件標(biāo)志2MLAMLA指令完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，再將乘積加上操作數(shù)3，并把結(jié)果放置到目的32位的有符號(hào)數(shù)或無符號(hào)數(shù)。 ；R0=R1×R2+MLAS ；R0R1R2R3，同時(shí)設(shè)置CPSR中的相關(guān)條件標(biāo)志3SMULLSMULL{條件}{S}目的寄存器Low，High1SMULL指令完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，并把結(jié)果的低32位放置到目的寄存器Low32位放置到目的寄存器HighCPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)1232位的有符號(hào)數(shù)。SMULL ；R0（R2R3）的低32；R1（R2R3）的高324SMLALSMLAL{條件}{S}目的寄存器Low，High1SMLAL指令完成將操作數(shù)1操作數(shù)2的乘法并把結(jié)果32位同目的寄Low中的值相加后又放置到目的寄存器Low32High中的值相加后又放置到目232位的有符號(hào)數(shù)。LowSMLAL ；R0（R2R3）的低32；R1（R2R3）的高325UMULLUMULL{條件}{S}目的寄存器Low，High1UMULL指令完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，并把結(jié)果的低32位放置到目的寄存器Low32位放置到目的寄存器HighCPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)1232位的無符號(hào)數(shù)。UMULL ；R0（R2R3）的低32；R1（R2R3）的高326UMLALUMLAL{條件}{S}目的寄存器Low，High1UMLAL指令完成將操作數(shù)1操作數(shù)2的乘法并把結(jié)果32位同目的寄Low中的值相加后又放置到目的寄存器Low32High中的值相加后又放置到目232LowUMLAL ；R0（R2R3）的低32；R1（R2R3）的高32程序狀態(tài)寄存器指ARM微處理器支持程序狀態(tài)寄存器指令，用于在程序狀態(tài)寄存器和通用寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，程序狀態(tài)寄存器指令包括以下兩條：MRSMSR1MRSMRS{條件 MRS將程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容讀入通用寄存 ；傳送CPSR的內(nèi)容到R0 ；傳送SPSR的內(nèi)容到2MSRMSR{條件 32位[23：16s位[7：0]cMSR；傳送R0的內(nèi)容到；傳送R0的內(nèi)容到；傳送R0的內(nèi)容到SPSR，但僅僅修改CPSR加載/指ARM微處理器支持加載/指令用于在寄存器和器之間傳送數(shù)據(jù)，加載指令用于將器中的數(shù)據(jù)傳送到寄存器，指令則完成相反的操作。常用的加載指令如下： 字?jǐn)?shù)據(jù)指 字節(jié)數(shù)據(jù)指 半字?jǐn)?shù)據(jù)指1、LDRLDR{條件}目的寄存器，<器地址LDR指令用于從器中將一個(gè)32位的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到目的寄存器中。該指令通常用于從器中32位的字?jǐn)?shù)據(jù)到通用寄存器，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC作為目的寄存器時(shí)， ；將器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。 ；將器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。 ；將器地址為R1+8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。 R0，[R1，R2]！ ；將器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將新地址R1＋R2寫入R1。 R0，[R1，＃8] ；將器地址為R1+8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將新地址＋8寫入R1 ；將器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將新地址R1＋R2寫入R1。 ；將器地址為R1＋R2×4的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將新地址R1＋R2×4寫入R1。 ；將器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將新地址R1＋R2×4寫入R1。2、LDRBLDR{條件}B目的寄存器，<器地址LDRB指令用于從器中將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到目的寄存器中同時(shí)將寄存器的高24位。該指令通常用于從器中8位的字節(jié)數(shù)據(jù)到通用寄存器，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)程LDRBR0，[R1] ；將器地址為R1的字節(jié)數(shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R0的高24位。LDRBR0，[R1，＃8] ；將器地址為R1＋8的字節(jié)數(shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R0的高24位清3、LDRHLDR{條件}H目的寄存器，<器地址LDRH ；將器地址為R1的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R0的高16位LDRH ；將器地址為R1＋8的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R0的高16位零LDRHR0，[R1，R2] ；將器地址為R1＋R2的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R0的高16位清4、STRSTR{條件}源寄存器，<器地址STR指令用于從源寄存器中將一個(gè)32位的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到器中。該指令在程序設(shè)計(jì)中比較常LDR。 ；將R0中的字?jǐn)?shù)據(jù)寫入以R1為地址的器中，并將新地址R1＋8寫 ；將R0中的字?jǐn)?shù)據(jù)寫入以R1＋8為地址的器中5、STRBSTR{條件}B源寄存器，<器地址STRB指令用于從源寄存器中將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到器中。該字節(jié)數(shù)據(jù)為源寄存器中8STRB ；將寄存器R0中的字節(jié)數(shù)據(jù)寫入以R1為地址的器中STRB ；將寄存器R0中的字節(jié)數(shù)據(jù)寫入以R1＋8為地址的器中6、STRHSTR{條件}H源寄存器，<器地址STRH指令用于從源寄存器中將一個(gè)16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到器中。該半字?jǐn)?shù)據(jù)為源寄存器16STRH ；將寄存器R0中的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫入以R1為地址的器中STRH ；將寄存器R0中的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫入以R1＋8為地址的器中批量數(shù)據(jù)加載/指ARM微處理器所支持批量數(shù)據(jù)加載/指令可以一次在一片連續(xù)的器單元和多個(gè)寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，批量加載指令用于將一片連續(xù)的器中的數(shù)據(jù)傳送到多個(gè)寄存器，批量數(shù)據(jù)指令則完成相反的操作。常用的加載指令如下：LDMSTM批量數(shù)據(jù)指IA每次傳送后地址加1；IB每次傳送前地址加1；DA每次傳送后地址減1；DB每次傳送前地址減1；FD滿遞減堆棧；ED空遞減堆棧；FA滿遞增堆棧；EA空遞增堆棧；{∧}為可選后綴，當(dāng)指令為L(zhǎng)DM且寄存器列表中包含R15，選用該后綴時(shí)表示：除了正常的數(shù)據(jù)STMFDR13!，{R0，R4-R12，LR} ；將寄存器列表中的寄存器（R0，R4到R12，LR）存入堆LDMFDR13!，{R0，R4- ；將堆棧內(nèi)容恢復(fù)到寄存器（R0，R4到R12，LR）數(shù)據(jù)交換指ARM微處理器所支持?jǐn)?shù)據(jù)交換指令能在器和寄存器之間交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換指令有如下 1、SWPSWP{1，中的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到源寄存器2所指向的器中。顯然，當(dāng)源寄存器1和目的寄存器為同一個(gè)寄存器時(shí)，指令交換該寄存器和器的內(nèi)容。 ；將R2所指向的器中的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到R0，同時(shí)將R1中的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到R2所指向的單元。 ；該指令完成將R1所指向的器中的字?jǐn)?shù)據(jù)與R0中的字?jǐn)?shù)據(jù)交換2、SWPBSWP{條件}B1SWPB指令用于將源寄存器2所指向的器中的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到目的寄存器中，目的寄存器的高24，同時(shí)將源寄存器1中的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到源寄存器2所指向的器中。顯然，當(dāng)源寄存器1和目的寄存器為同一個(gè)寄存器時(shí)，指令交換該寄存器和器的內(nèi)容。SWPBR0，R1，[R2] ；將R2所指向的器中的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到R0，R0的高24位，同時(shí)將R1中的低8位數(shù)據(jù)傳送到R2所指向的單元。SWPBR0，R0，[R1] ；該指令完成將R1所指向的器中的字節(jié)數(shù)據(jù)與R0中的低8位數(shù)移位指令（操作ARM（BarrelShifter），支持?jǐn)?shù)據(jù)的各種移位操作，移位操作在ARM指令集中單獨(dú)的指令使用，它只能作為指令格式中是一個(gè)字段，在匯編語(yǔ)言中表示為指6ASL和LSL 通用寄存器，LSL（或ASL） R0,R1, ；將R1中的內(nèi)容左移兩位后傳送到R0中2、LSR通用寄存器，LSRLSR R0,R1, ；將R1中的內(nèi)容右移兩位后傳送到R03、ASR通用寄存器，ASR31位的值來填充。其中，操作數(shù)可以是通用寄存器，也可以是立即數(shù)（0～31）。 R0,R1,ASR#2 ；將R1中的內(nèi)容右移兩位后傳送到R0中，左端用第31位的值來填4、ROR通用寄存器，RORROR32位的循環(huán)右移操作時(shí)，通用寄存器中的值不改變。 R0,R1, ；將R1中的內(nèi)容循環(huán)右移兩位后傳送到R0中5、RRX通用寄存器，RRXRRX可完成對(duì)通用寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行帶擴(kuò)展的循環(huán)右移的操作，按操作數(shù)所指定的數(shù)量向右C來填充。其中，操作數(shù)可以是通用寄存器，也可以是立即數(shù)（0～ R0,R1, ；將R1中的內(nèi)容進(jìn)行帶擴(kuò)展的循環(huán)右移兩位后傳送到R0中協(xié)處理器指協(xié)處理器只執(zhí)行針對(duì)自身的協(xié)處理指令，忽略ARM處理器和其他協(xié)處理器的指令。ARMARMARM協(xié)處理器的數(shù)據(jù)處理操作，以及在ARM處理器的寄存器和協(xié)處理器的寄存器之間傳送數(shù)據(jù)和在ARM協(xié)處理器的寄存器和器之間傳送數(shù)據(jù)。ARM5條：CDP 協(xié)處理器數(shù)據(jù)指 1、CDP2。CDP指令用于ARM處理器通知ARM協(xié)處理器執(zhí)行特定的操作,若協(xié)處理器不能成功完成特定的操作，則產(chǎn)生未定義指令異常。其中協(xié)處理器操作碼1和協(xié)處理器操作碼2為協(xié)處理器將要執(zhí)行的操作，目的寄存器和源寄存器均為協(xié)處理器的寄存器，指令不涉及ARM處理器的寄存器和器。 ；該指令完成協(xié)處理器P3的初始2、LDCLDC指令用于將源寄存器所指向的器中的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到目的寄存器中，若協(xié)處理器不能成 ；將ARM處理器的寄