ARM Cortex-M3 學(xué)習(xí)筆記(4-4)
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無條件跳轉(zhuǎn)指令
跳轉(zhuǎn)指令分為無條件跳轉(zhuǎn)和有條件跳轉(zhuǎn)兩大類。無條件跳轉(zhuǎn)類指令非常簡單，常見的就四種形式。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/201611/318832.htmB Label ;跳轉(zhuǎn)到Label處對應(yīng)的地址, 無條件跳轉(zhuǎn)指令
BX reg ;跳轉(zhuǎn)到由寄存器reg給出的地址, 無條件跳轉(zhuǎn)指令
BL Label ;跳轉(zhuǎn)到Label對應(yīng)的地址，并且把跳轉(zhuǎn)前的下條指令地址保存到LR
BLX reg ;跳轉(zhuǎn)到由寄存器reg給出的地址，并根據(jù)REG的LSB切換處理器狀態(tài)，還要把轉(zhuǎn)移前的下條指令地址保存到LR
標(biāo)志位與條件轉(zhuǎn)移指令
在講解條件跳轉(zhuǎn)指令之前。先要講講APSR中的四個四個標(biāo)志位：N, Z, C, V。
實際上，Cortex-M3中的APSR的標(biāo)志位共有5個，但只有NZCV這四個可以用于條件跳轉(zhuǎn)指令。下圖中先給出Cortex-M3中的程序狀態(tài)寄存器（xPSR）的位圖。
圖 1 Cortex-M3中的程序狀態(tài)寄存器（xPSR）
可以看出，NZCV這四位位于xPSR 的最高四位。這四位的作用分別如下：
標(biāo)志位 | 作用 |
N | 負(fù)數(shù)（上一次操作的結(jié)果是個負(fù)數(shù)）。N=操作結(jié)果的MSB |
Z | 零（上次操作的結(jié)果是0）。當(dāng)數(shù)據(jù)操作指令的結(jié)果為0，或者比較/測試的結(jié)果為0時，Z置位。 |
C | 進位（上次操作導(dǎo)致了進位）。C用于無符號數(shù)據(jù)處理，最常見的就是當(dāng)加法進位及減法無借位時C被置位。此外，C還充當(dāng)移位指令的中介（詳見v7M參考手冊的指令介紹節(jié)）。 |
V | 溢出（上次操作結(jié)果導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的溢出）。該標(biāo)志用于帶符號的數(shù)據(jù)處理。比如，在兩個正數(shù)上執(zhí)行ADD運算后，和的MSB為1（視作負(fù)數(shù)），則V置位。 |
關(guān)于C和V這兩位我要多說幾句。Cortex-M3中的進位標(biāo)志與其他一些單片機有些不同。對加法運算它表示的是結(jié)果有進位，這與其他單片機中的含義是相同的。對減法運算，它表示的是結(jié)果無借位，與有一些單片機（比如Freescale 的68HC11/12系列）中的含義正好相反。之所以這里這樣定義進位標(biāo)志，我想是這樣考慮的。整數(shù)的減法運算A-B實際是轉(zhuǎn)化為了A+(-B)，-B用補碼表示。進位標(biāo)志C指示的是A與(-B)相加時是否有進位。A-B無進位等價于A+(-B)有進位。當(dāng)然，后來我發(fā)現(xiàn)有個特例，就是當(dāng)B=0時，(-B)=0，A-0 是沒有進位的，但A+(-0)也沒有進位。這時可以這樣理解，對0取反操作時，也就是得到-0時已經(jīng)產(chǎn)生的進位（取反加1，加1時進位了）。所以結(jié)果也認(rèn)為是進位了。
溢出位(V)置位有四種情況：
1.兩個整數(shù)相加結(jié)果為負(fù)數(shù)時
2.兩個負(fù)數(shù)相加結(jié)果為正數(shù)時
3.一個正數(shù)減一個負(fù)數(shù)結(jié)果為負(fù)數(shù)時
4.一個負(fù)數(shù)減一個正數(shù)結(jié)果為正數(shù)時
這四種情況與我們的直觀是一致的，因此不需要特殊記憶。
擔(dān)任條件跳轉(zhuǎn)及條件執(zhí)行的判據(jù)時，這4個標(biāo)志位既可單獨使用，又可組合使用，以產(chǎn)生共15種跳轉(zhuǎn)判據(jù)，如下表所示。
符號 | 條件 | 關(guān)系到的標(biāo)志位 |
EQ | 相等(EQual) | Z==1 |
NE | 不等（NotEqual） | Z==0 |
CS/HS | 進位(CarrySet) 無符號數(shù)大于等于 | C==1 |
CC/LO | 未進位(CarryClear) 無符號數(shù)小于 | C==0 |
MI | 負(fù)數(shù)(MInus) | N==1 |
PL | 非負(fù)數(shù) | N==0 |
VS | 溢出 | V==1 |
VC | 未溢出 | V==0 |
HI | 無符號數(shù)大于 | C==1 && Z==0 |
LS | 無符號數(shù)小于等于 | C==0 || Z==1 |
GE | 帶符號數(shù)大于等于 | N==V |
LT | 帶符號數(shù)小于 | N!=V |
GT | 帶符號數(shù)大于 | Z==0 && N==V |
LE | 帶符號數(shù)小于等于 | Z==1 || N!=V |
AL | 總是 | - |
上面的表格將各種情況都羅列的很清楚，但為什么是這樣還是值得詳細地說說的。
EQ、NE、MI、PL、VS、VC和AL 很好理解，不用多說。
值得細說的是CS/HS、CC/LO、HI、LS、GE、LT、GT、LE。
首先，我們知道在計算機中，整數(shù)分為有符號型和無符號型。這兩種類型的判別是不同的。先說無符號數(shù)。假設(shè)有兩個無符號整數(shù)A和B。他們之間的關(guān)系可以為：
A==B、A!=B、A>B、A>=B、A
判斷的方法就是兩數(shù)字相減A-B=D，然后看標(biāo)志位。
A==B、A!=B 看 Z 位就可以了，這里不詳述。
對于A>B，首先Z==0（表明兩數(shù)不相等），然后得到的結(jié)果必須滿足D<=A，也就是進位標(biāo)志C==1（表示減法時沒有產(chǎn)生借位），合起來就是Z==0&& C==1，這時用后綴HI。這里啰嗦一句，進位標(biāo)志置1的含義是加法時產(chǎn)生了進位或減法時沒有產(chǎn)生借位。
對于A>=B，只用進位標(biāo)志C==1（沒有產(chǎn)生借位）就可以了，用后綴HS或CS。
對于A 對于A<=B，要么就是Z==1（兩數(shù)相等），要么C==0（A 假設(shè)A和B是有符號整數(shù)。他們之間的關(guān)系同樣可以為： A==B、A!=B、A>B、A>=B、A A==B、A!=B 看 Z 位就可以了。 其他的比較稍微困難一些，我們要用到溢出位V。 對于A>B，有三種可能的情況 A、B都是正數(shù)，結(jié)果D是正數(shù)。Z==0 && V==0 && N==0 A、B都是負(fù)數(shù)，結(jié)果D是正數(shù)。Z==0 && V==0 && N==0 A是正數(shù)、B是負(fù)數(shù)，結(jié)果D可能是正數(shù)（Z==0 && V==0 && N==0）也可能是負(fù)數(shù)（V==1 && N==1） 對于A A、B都是正數(shù)，結(jié)果D是負(fù)數(shù)。V==0 && N==1，不用考慮Z，因為N==1決定了Z==0 A、B都是負(fù)數(shù)，結(jié)果D是負(fù)數(shù)。V==0 && N==1，不用考慮Z，因為N==1決定了Z==0 A是負(fù)數(shù)、B是正數(shù)，結(jié)果D可能是正數(shù)（V==1 && N==0）也可能是負(fù)數(shù)（V==0&& N==1），與上面的情況類似，V如果等于1了，Z必然等于0，所以還是不用考慮Z。 綜合上面六種情況，我們可以得到： A>B 等價于 Z==0 && V==N A 有了上面的分析，下面兩種情況就很容易得到答案了。 對于A>=B，V==N 就足夠了 對于A<=B，Z==1 || V!= N IF-THEN(IT)指令塊在其他的單片機中沒有見過，這里值得講一講。 IF-THEN(IT)指令圍起一個塊，里面最多有4條指令，它里面的指令可以條件執(zhí)行。 IT的使用形式如下： IT IT IT IT 其中 要實現(xiàn)如下的功能： if (R0==R1) { R3 = R4 + R5; R3 = R3 / 2; } else { R3 = R6 + R7; R3 = R3 / 2; } 可以寫作： CMP R0, R1 ; 比較R0和R1 ITTEE ADDEQ R3, R4, R5 ; 相等時加法EQ ; 如果R0 == R1,Then-Then-Else-Else ASREQ R3, R3, #1 ; 相等時算術(shù)右移 ADDNE R3, R6, R7 ; 不等時加法 ASRNE R3, R3, #1 ; 不等時算術(shù)右移 IT指令塊的初衷應(yīng)該是避免了在執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時，對流水線的清洗和重新指令預(yù)取的開銷，但是最多只能有四條指令，使它的使用范圍也很受限。可能也就是C語言中用到“：？”運算符的地方比較容易匯編為IT指令塊了。還有個邊很短小的if判斷，能夠被這么優(yōu)化。IF-THEN 指令塊
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