ARM指令集和常用寄存器

1）ARM指令集 32位的 ARM指令和 16位 的Thumb指令

1，寄存器尋址

MOV R1, R2 //將寄存器R2的值傳給寄存器R1

2，立即尋址

MOV R0, #0XFF00 //數(shù)據(jù)包含在指令中

3，寄存器偏移尋址

MOV R0， R2， LSL #3 //R2的值左移3位，結(jié)果放入 R0中 即 R0 = R2 * 8

LSL邏輯左移、 LSR邏輯右移、 ASL算術(shù)左移、 ASR算術(shù)右移、 ROR循環(huán)右移、RRX帶擴(kuò)展的循環(huán)右移

4，寄存器間接尋址

LDR R1, [R2] //將R2中的數(shù)值作為地址，取出此地址的數(shù)據(jù)保存在R1中

SWP R1，R1，[R2] //將R2中的數(shù)值作為地址

5，基址尋址 將基址寄存器的內(nèi)容與指令中給出的偏移量相加，形成有效地址

LDR R2，[R3， #0x0F] //將R3中數(shù)值加0x0F作為地址，取出數(shù)據(jù)保存在R2中

LDR R0， [R1], #-4 //將R1地址單元內(nèi)容存入R0中，且R1= R1 - 4

STR R1, [R0, #-2] //將R0中數(shù)值減2作為地址，

6，多寄存器尋址

LDMIA R1!, {R2-R7， R12} //將R1單元的數(shù)據(jù)讀出到R2-R7，R12中，R1自動(dòng)加1

STMIA R0!，{R3-R6，R10} //將R3-R6中德數(shù)據(jù)保存到R0指向的地址，R0自動(dòng)加1

7，堆棧尋址

滿(mǎn)遞增 LDMFA STMFA

滿(mǎn)遞減 LDMFD STMFD

空遞增 LDMEA STMEA

空遞減 LDMED STMED

8，塊拷貝尋址 多寄存器傳送指令用于一塊數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器的某一位置拷貝到另一位置

STMIA R0!，{R1-R7}

STMIB R0!, {R1-R7}

STMDA

STMDB

9，相對(duì)尋址

由程序計(jì)數(shù)器PC提供基準(zhǔn)地址，指令中地址碼字段作為偏移量，兩者相加都得到的地址即為操作數(shù)的有效地址

帶S的會(huì)影響CPSR寄存器，標(biāo)志位

R15 為程序計(jì)數(shù)器PC。

2）ARM存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令

ARM處理器是加載/存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的典型RISC處理器，對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)只能使用加載和存儲(chǔ)指令實(shí)現(xiàn)。LDR/STR

批量加載和存儲(chǔ)指令可實(shí)現(xiàn)一條指令加載/存儲(chǔ)多個(gè)寄存器的內(nèi)容，大大提高了效率。SWP指令是一條寄存器和存儲(chǔ)器

內(nèi)容交換的指令，可用于信號(hào)量操作等。ARM處理器是馮諾依曼存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，程序空間、RAM空間及IO映射空間統(tǒng)一編址，

除對(duì)RAM操作外，對(duì)外圍IO、程序數(shù)據(jù)的訪問(wèn)均要通過(guò)加載/存儲(chǔ)指令進(jìn)行。

LDR/STR T為可選后綴，有T表示處理器在特權(quán)模式下，使用后綴!表示結(jié)果回寫(xiě)。S表示帶符號(hào)擴(kuò)展。

B后綴表一個(gè)字節(jié)， H表示半字(2字節(jié))，

程序相對(duì)偏移 LDR Rd, label； //label為程序標(biāo)號(hào)，必須是當(dāng)前指令的+-4KB范圍內(nèi)

1，LDM 和 STM 可以實(shí)現(xiàn)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)。主要用于現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)、數(shù)據(jù)、參數(shù)傳遞等。

IA 傳送后地址加4 DA 傳送后地址減4

IB 傳送前地址加4 DB 傳送前地址減4

STMFD R0!，{R0-R7，LR} //現(xiàn)場(chǎng)保存 將R0-R7，LR入棧

LDMFD R1!，{R0-R7，PC} //恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 異常處理返回

2，SWP

寄存器和存儲(chǔ)器交換指令，用于將一個(gè)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(gè)寄存器Rd中，同時(shí)將另

一個(gè)寄存器Rm的內(nèi)容寫(xiě)入到該內(nèi)存單元中。

SWP R1, R2， [R0] //將R0指向存儲(chǔ)單元內(nèi)容讀取一字節(jié)到R1中(高24位清零)，并將R2內(nèi)容寫(xiě)入該內(nèi)存單元

3）ARM跳轉(zhuǎn)指令

B label 跳轉(zhuǎn)指令 Pc<-label 限制在當(dāng)前指令的+-32KB的范圍內(nèi)

BL label 帶鏈接的跳轉(zhuǎn)指令 LR<- PC-4, PC<- label 用于子程序調(diào)用

BX Rm 帶狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令 PC<- label切換狀態(tài)

4）ARM協(xié)處理器指令

1，CDP 通知ARM協(xié)處理器執(zhí)行特定的操作

2，LDC 從某一連續(xù)的內(nèi)存單元將數(shù)據(jù)讀取到協(xié)處理器的寄存器中

LDC p5, c2, [R2, #4] //讀取R2+4指向內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器p5的c2寄存器中

3，STC 將協(xié)處理器的寄存器數(shù)據(jù)寫(xiě)入到某一連續(xù)的內(nèi)存單元中

4，MCR 將ARM處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器的寄存器中。

5，MRC 將協(xié)處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到ARM處理器的寄存器中。

5）ARM雜項(xiàng)指令

SWI immediately——24 軟中斷指令 處理器進(jìn)入管理模式

MRS Rd, psr 讀狀態(tài)寄存器指令

MSR psr_fields, Rd/#immed_8r 寫(xiě)狀態(tài)寄存器指令

6）ARM偽指令

ADR偽指令 小范圍的地址讀取偽指令，用于將PC相對(duì)偏移的地址值讀取到寄存器中。

ADRL偽指令 中等范圍的地址讀取偽指令，用于將PC相對(duì)偏移的地址值或基于寄存器相對(duì)偏移的地址值讀取到寄存器中。

LDR偽指令 大范圍的地址讀取偽指令，用于加載32位的立即數(shù)或一個(gè)地址到指定寄存器中。

NOP偽指令 空操作偽指令

ARM匯編程序由機(jī)器指令， 偽指令和宏指令組成，偽指令不像機(jī)器指令那樣在處理器運(yùn)行期間由機(jī)器執(zhí)行，而是由匯編程序

對(duì)源程序處理。

1）符號(hào)定義偽指令

GBLA全局的算術(shù)變量初始化為0 LCLA 局部的 SETA 賦值

GBLL全局的邏輯變量初始化為false LCLL 局部的 SETL 賦值

GBLS全局的字符串變量初始化空 LCLS 局部的 SETS 賦值

ARM處理器共有 37個(gè)寄存器。其中包括：

**31個(gè)通用寄存器,包括程序計(jì)數(shù)器（PC）在內(nèi)。這些寄存器都是32位寄存器。

**6個(gè)狀態(tài)寄存器。這些寄存器也是32位寄存器。

ARM處理器共有7種不同的處理器模式,每一種模式中都有一組相應(yīng)的寄存器組。在任何時(shí)刻,可見(jiàn)的寄存器包括15個(gè)通用寄存器

（R0-R14）,一個(gè)或兩個(gè)狀態(tài)寄存器及程序計(jì)數(shù)器（PC）。在所有的寄存器中,有些是各模式公用一個(gè)物理寄存器,有一些寄存

器各模式擁有自己獨(dú)立的物理寄存器。

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通用寄存器 ARM

通用寄存器分為以下三類(lèi)：備份寄存器、未備份寄存器、程序計(jì)數(shù)器PC

備份寄存器

對(duì)于R8-R12備份寄存器來(lái)說(shuō),每個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的物理寄存器。系統(tǒng)為將備份寄存器用于任何的非凡用途,但是

當(dāng)中斷處理非常簡(jiǎn)單,僅僅使用R8-R14寄存器時(shí),FIQ處理程序可以不必執(zhí)行保存和恢復(fù)中斷現(xiàn)場(chǎng)的指令,從而可以使中

斷處理非常迅速。 ARM

對(duì)于R13,R14備份寄存器來(lái)說(shuō),每個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)六個(gè)不同的物理寄存器,其中的一個(gè)是系統(tǒng)模式和用戶(hù)模式共用的;另外

的五個(gè)對(duì)應(yīng)于其他的五種處理器模式。采用下面的記號(hào)來(lái)區(qū)分各個(gè)物理寄存器：

R13_ 字串5

其中MODE可以是下面幾種模式之一：usr,svc,abt,und,irq,fiq

字串5

未備份寄存器

未備份寄存器包括R0-R7。對(duì)于每一個(gè)未備份寄存器來(lái)說(shuō),所有處理器模式下都是使用同一個(gè)物理寄存器。未備份寄存器

沒(méi)有被系統(tǒng)用于非凡的用途,任何可采用通用寄存器的場(chǎng)合都可以使用未備份寄存器。

程序計(jì)數(shù)器PC

可以作為一般的通用寄存器使用,但有一些指令在使用R15時(shí)有一些限制。由于ARM采用了流水線(xiàn)處理器機(jī)制,當(dāng)正確讀取

了PC的值時(shí),該值為當(dāng)前指令地址值加上8個(gè)字節(jié)。也就是說(shuō),對(duì)于ARM指令集來(lái)說(shuō),PC指向當(dāng)前指令的下兩條指令的地址。

由于ARM指令是字對(duì)齊的,PC值的第0位和第一位總為0。

需要注意的是,當(dāng)使用str/stm保存R15時(shí),保存的可能是當(dāng)前指令地址值加8個(gè)字節(jié),也可能保存的是當(dāng)前指令地址值加12

個(gè)字節(jié)。到底哪種方式取決于芯片的具體設(shè)計(jì)。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō),盡量避免使用STR/STM指令來(lái)保存R15的值。

當(dāng)成功的向R15寫(xiě)入一個(gè)數(shù)值時(shí),程序?qū)⑻D(zhuǎn)到該地址執(zhí)行。由于ARM指令是字對(duì)齊的,寫(xiě)入R15的值應(yīng)滿(mǎn)足bits[1:0]為0b00

,具體要求arm個(gè)版本有所不同：

**對(duì)于arm3以及更低的版本,寫(xiě)入R15的地址值bits[1:0]被忽略,即寫(xiě)入r15的地址值將與0xFFFF FFFC做與操作。

**對(duì)于ARM4以及更高的版本,程序必須保證寫(xiě)入R15的地址值bits[1:0]為0b00,否則將產(chǎn)生不可預(yù)知的后果。

對(duì)于Thumb指令集來(lái)說(shuō),指令是班子對(duì)齊的,處理器將忽略bit[0]。