《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令2024/3/28《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令第5章ARM指令集和匯編語言程序本章主要介紹以下內容：ARM指令集的基本特點與Thumb指令集的區別與x86處理器的區別ARM指令格式ARM尋址方式ARM指令集分類詳解ARM匯編語言的指示符ARM匯編語言語句格式ARM匯編語言程序格式ARM匯編語句格式和程序格式進階ARM匯編語言程序舉例2008年6月28日2《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.1ARM指令集基本特點指令集的異同點ARM、Thumb、x86ARM指令集的語法ARM指令集的編碼格式指令條件碼表第2操作數2008年6月28日3《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM指令集和Thumb指令集

的共同點ARM指令集和Thumb指令集具有以下共同點：⒈較多的寄存器，可以用于多種用途。⒉對存儲器的訪問只能通過Load/Store指令。兩種指令集的差異特征在下頁給出2008年6月28日4《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM指令集和Thumb指令集

的不同點項目ARM指令Thumb指令指令工作標志CPSR的T位=0CPSR的T位=1操作數尋址方式大多數指令為3地址大多數指令為2地址指令長度32位16位內核指令58條30條條件執行大多數指令只有分支指令數據處理指令訪問桶形移位器和ALU獨立的桶形移位器和ALU指令寄存器使用15個通用寄存器+PC8個通用低寄存器+7個高寄存器+PC程序狀態寄存器特權模式下可讀可寫不能直接訪問異常處理能夠全盤處理不能處理2008年6月28日5《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM指令集與x86指令集

的主要不同點ARM指令集規整指令格式即：正交指令格式三地址指令由指令的附加位決定運算完畢后是否改變狀態標志狀態標志位只有4位有兩種指令密度無整數除法指令大多數ARM指令都可以條件執行有適合DSP處理的乘加指令Load/Store訪存體系結構x86指令集非規整指令格式即：非正交指令格式二地址指令指令隱含決定運算完畢后是否改變狀態標志狀態標志位有6位單一指令密度有整數除法指令專用條件判斷指令進行程序分支沒有適合DSP處理的乘加指令運算指令能夠訪問存儲器2008年6月28日6《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM指令集的編碼格式參看ARM指令集編碼格式PDF文件2008年6月28日7《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM指令集的語法一條典型的ARM指令語法如下所示：<opcode>{<cond>}{S}<Rd>,<Rn>{,<Operand2>}

其中：<opcode>是指令助記符，決定了指令的操作。 例如：ADD表示算術加操作指令。{<cond>}是指令執行的條件，可選項。{S}決定指令的操作是否影響CPSR的值，可選項。<Rd>表示目標寄存器，必有項。<Rn>表示包含第1個操作數的寄存器，當僅需要一個源操作數時可省略。<Operand2>表示第2個操作數，可選項。 第2操作數有兩種格式：#immed_8r，Rm{,Shift}2008年6月28日8《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM數據處理指令中

第2操作數的編碼格式圖解

2008年6月28日9《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令靈活的第2操作數立即數型格式：#<32位立即數>也寫成#immed_8r#<32位立即數>是取值為數字常量的表達式，并不是所有的32位立即數都是有效的。有效的立即數很少。它必須由一個8位的立即數循環右移偶數位得到。原因是32位ARM指令中條件碼和操作碼等占用了一些必要的指令碼位，32位立即數無法編碼在指令中。舉例：ADDr3,r7,#1020;#immed_8r型第2操作數, ;1020是0xFF循環右移30位后生成的32位立即數 ;推導：1020=0x3FC=0x000003FC 2008年6月28日10《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令靈活的第2操作數（續1）數據處理指令中留給Operand2操作數的編碼空間只有12位，需要利用這12位產生32位的立即數。其方法是：把指令最低8位（bit[7:0]）立即數循環右移偶數次，循環右移次數由2*bit[11:8]（bit[11:8]是Operand2的高4位）指定。例如：MOVR4,#0x8000000A ;其中的立即數#0x8000000A是由8位的0xA8循環右移0x4位得到。又例如：MOVR4,#0xA0000002 ;其中的立即數#0xA0000002是由8位的0xA8循環右移0x6位得到。2008年6月28日11《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令靈活的第2操作數（續2）寄存器移位型格式：Rm{,<shift>}Rm是第2操作數寄存器，可對它進行移位或循環移位。<shift>用來指定移位類型（LSL，LSR，ASR，ROR或RRX）和移位位數。其中移位位數有兩種表示方式，一種是5位立即數（#shift），另外一種是位移量寄存器Rs的值。參看下面的例子。例子中的R1是Rm寄存器。ADDR5,R3,R1,LSL#2 ;R5←R3+R1*4ADDR5,R3,R1,LSLR4 ;R5←R3+R1*2R4

;R4是Rs寄存器，Rs用于計算右移次數2008年6月28日12《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令詳解第2操作數#immed_8r該常數必須對應8位位圖，即常數是由一個8位的常數循環右移位偶數位得到。例如：合法常量：0x3FC、0、0xF0000000、200、0xF0000001。非法常量：0x1FE、511、0xFFFF、0x1010、0xF0000010。常數表達式應用舉例：MOV R0，#1 ;R0=1AND R1，R2，#0x0F;R2與0x0F，結果保存在R1LDR R0，[R1]，#－4SUBR4，R2，#D4000002;該立即數是0xBE循環右移6位;課堂練習此第2操作數2008年6月28日13《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令詳解第2操作數的Rm寄存器（1）RM寄存器通常是存放第2操作數的寄存器<opcode>{<cond>}{S}<Rd>,<Rn>{,RM{,shift}}舉例：SUB R1，R1，R2;R1－R2→R1MOV PC，R0;PC←R0，程序跳轉到指定地址LDR R0，[R1]，－R2;讀取R1地址上的存儲器單元內容并存入R0，;且R1＝R1－R2，后索引偏移AND R0，R5，R2

;R2中存放的是第2操作數

;該數據屬于寄存器方式的第2操作數2008年6月28日14《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令詳解第2操作數的Rm寄存器（2）ADD R0,R0,R0,LSL#2 ;執行結果R0=5*R0ADD R5,R3,R1,LSL#2 ;R5←R3+R1*4ADD R5,R3,R1,LSLR4 ;R5←R3+R1*2R42008年6月28日15《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寄存器移位方式生成的第2操作數

Rm{,shift}將寄存器的移位結果作為操作數，但Rm值保存不變，移位方法如下：ASR #n ;算術右移n位(1≤n≤32)。LSL #n ;邏輯左移n位(1≤n≤31)。LSR #n ;邏輯右移n位(1≤n≤32)。ROR #n ;循環右移n位(1≤n≤31)。RRX ;帶擴展的循環右移1位。2008年6月28日16《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令桶型移位器移位操作：TypeRs其中，Type為ASR、LSL、LSR和ROR中的一種；Rs為偏移量寄存器，最低8位有效。若其值大于或等于32，則第2個操作數的結果為0(ASR、LSR例外)。例如 MOVS R3,R1,LSL#7;R3←R1*1282008年6月28日17《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寄存器位移方式生成第2操作數

應用舉例ADDR1,R1,R1,LSL#3

;R1=R1*9，因為R1←R1+R1*8。SUBR1,R1,R2,LSR#2

;R1＝R1－R2÷4，;因為R2右移2位相當于R2除以4。EORR11,R12,R3,ASR#5

;R11=R12⊕(R3÷32);第2操作數是R3的內容除以322008年6月28日18《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寄存器位移方式生成第2操作數

應用舉例（續）MOVS R4,R4,LSR#32;C標志更新為R4的位[31]，R4清零。;參看本課程教材第119頁R15為處理器的程序計數器PC，一般不要對其進行操作，而且有些指令是不允許使用R15的，如UMULL指令。2008年6月28日19《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM處理器的CPSR寄存器和SPSR寄存器的位定義格式圖解參看教材第4.2.3節2008年6月28日20《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令指令條件碼表（1）條件碼助記符標志含義EQZ＝1相等NEZ＝0不相等CS/HSC＝1無符號數大于或等于CC/LOC＝0無符號數小于MIN＝1負數（minus）PLN＝0正數或零VSV＝1上溢出VCV＝0沒有上溢出2008年6月28日21《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令指令條件碼表（2）條件碼助記符標志含義HIC＝1，Z＝0無符號數大于LSC＝0，Z＝l無符號數小于或等于GEN＝V有符號數大于或等于LTN!＝V有符號數小于GTZ=0，N=V有符號數大于LEZ＝1，N!=V有符號數小于或等于AL任何無條件執行(指令默認條件)NVARMv3之前該指令從不執行2008年6月28日22《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.2ARM處理器尋址方式尋址方式是根據指令中給出的地址碼字段來實現尋找真實操作數地址的方式。ARM處理器具有8種基本尋址方式，以下列出：寄存器尋址 -立即尋址寄存器偏移尋址 -寄存器間接尋址基址尋址 -多寄存器尋址堆棧尋址 -相對尋址2008年6月28日23《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寄存器尋址操作數的值在寄存器中，指令中的地址碼字段指出的是寄存器編號，指令執行時直接取出寄存器值來操作。寄存器尋址指令舉例如下：MOVR1，R2 ；讀取R2的值送到R1MOVR0，R0 ；R0=R0，相當于無操作SUBR0，R1，R2 ；R0←R1-R2；將R1的值減去R2的值，結果保存到R0ADDR0,R1,R2 ；R0←R1+R2；這條指令將兩個寄存器（R1和R2）的內容相加，結果放入第3個寄存器R0中。必須注意寫操作數的順序：第1個是結果寄存器，然后是第一操作數寄存器，最后是第二操作數寄存器。2008年6月28日24《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令立即尋址立即尋址指令中的操作碼字段后面的地址碼部分即是操作數本身。也就是說，數據就包含在指令當中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作數(這樣的數稱為立即數)。立即尋址指令舉例如下：SUBSR0，R0，#1；R0減1，結果放入R0，并且影響標志位MOVR0，#0xFF000；將十六進制立即數0xFF000裝入R0寄存器立即數要以“#”號為前綴，16進制數值時以“0x”表示。2008年6月28日25《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寄存器偏移尋址寄存器偏移尋址是ARM指令集特有的尋址方式。當第2作數是寄存器偏移方式時，第2個寄存器操作數在與第1操作數結合之前，選擇進行移位操作。寄存器偏移尋址指令舉例如下：MOVR0,R2,LSL#3;R2的值左移3位，結果放入R0，即R0＝R2×8ANDSR1,R1,R2,LSLR3;R2的值左移R3位，然后與R1相“與”，結果放入R1，并且影響標志位。SUBR11,R12,R3,ASR#5;R12―R3÷32，然后存入R11。2008年6月28日26《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寄存器偏移尋址（續）可采用的移位操作如下：LSL：邏輯左移(LogicalShiftLeft)，低端空出位補0。LSR：邏輯右移(LogicalShiftRight)，高端空出位補0。ASR：算術右移(ArithmeticShiftRight)，移位過程中保持符號位不變，即若源操作數為正數，則字的高端空出的位補0；否則補1。ROR：循環右移(RotateRight)，由字低端移出的位填入字高端空出的位。RRX：帶擴展的循環右移(RotateRightextendedbylplace)，操作數右移1位，高端空出的位用原C標志值填充。如果指定后綴“S”，則將Rm原值的位[0]移到進位標志。2008年6月28日27《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令移位操作示意圖各種移位操作如下圖所示：2008年6月28日28《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寄存器間接尋址寄存器間接尋址指令中的地址碼給出的是一個通用寄存器的編號，所需的操作數保存在寄存器指定地址的存儲單元中，即寄存器為操作數的地址指針。寄存器間接尋址指令舉例如下：LDRR1，[R2] 將R2指向的存儲單元的數據讀出，保存在R1中。SWPR1，R1，[R2] 將寄存器R1的值與R2指定的存儲單元的內容交換2008年6月28日29《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令SWP指令操作圖解2008年6月28日30《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令基址尋址基址尋址就是將基址寄存器的內容與指令中給出的偏移量相加，形成操作數的有效地址。基址尋址用于訪問基址附近的存儲單元，常用于查表、數組操作、功能部件寄存器訪問等。基址尋址指令舉例如下：LDRR2，[R3，#0x0C] 讀取R3＋0x0C地址上的存儲單元的內容，放入R2。STRR1，[R0，#－4]!

;[R0－4]←[R1]，R0=R0－4，符號“!”表明指令在完成數據傳送后應該更新基址寄存器，否則不更新；屬前索引。2008年6月28日31《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令基址尋址指令舉例LDRR1，[R0，R3，LSL#1] ;將R0＋R3×2地址上的存儲單元的內容讀出，存入R1。LDRR0，[R1，R2，LSL#2]！ ;將內存起始地址為R1+R2*4的字數據讀取到R0中， ;同時修改R1，使得：R1=R1+R2*4。LDRR0,[R1,R2]！ ;以R1+R2值為地址，訪問內存。將該位置的字數據讀 ;取到R0中，同時修改R1，使得：R1=R1+R2。 ;屬于前索引指令2008年6月28日32《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令多寄存器尋址多寄存器尋址即是一次可傳送幾個寄存器值，允許一條指令傳送16個寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器尋址指令舉例如下：LDMIAR1!，{R2－R7，R12}；將R1指向的單元中的數據讀出到R2~R7、R12中；(R1自動增加)STMIAR0!，{R2－R7，R12}；將寄存器R2~R7、R12的值保存到R0指向的存儲單元中，；(R0自動增加)使用多寄存器尋址指令時，寄存器子集的順序是按由小到大的順序排列，連續的寄存器可用“－”連接；否則用“，”分隔書寫。2008年6月28日33《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令多寄存器尋址（續1）多寄存器尋址指令舉例LDMIAR1!,{R0,R2,R5};;R0←[R1];R2←[R1+4];R5←[R1+8];R1保持自動增值;寄存器列表{R0,R2,R5}與{R2,R0,R5}等效多寄存器指令的執行順序與寄存器列表次序無關，而與寄存器的序號保持一致。2008年6月28日34《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令多寄存器指令的執行順序舉例1通過ADS集成開發環境的AXD調試器窗口觀察2008年6月28日35《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令多寄存器指令的執行順序舉例2通過ADS集成開發環境的AXD調試器窗口觀察2008年6月28日36《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令多寄存器尋址（續2）下面是多寄存器傳送指令STM舉例如下：STMIAR0!，{R1—R7};將R1~R7的數據保存到存儲器中。存儲指針在保存第一;個值之后增加，增長方向為向上增長STMIBR0!，{R1—R7};將R1~R7的數據保存到存儲器中。存儲指針在保存第一;個值之前增加，增長方向為向上增長STMDAR0!,{R1—R7};將R1~R7的數據保存到存儲器中。存儲指針在保存第一;個值之后增加，增長方向為向下增長STMDBR0!，{R1—R7};將R1~R7的數據保存到存儲器中。存儲指針在保存第一;個值之前增加，增長方向為向下增長2008年6月28日37《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令堆棧尋址存儲器堆棧可分為兩種：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。滿堆棧堆棧指針指向最后壓入的堆棧的有效數據項空堆棧堆棧指針指向下一個待壓入數據的空位置2008年6月28日38《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令堆棧尋址（續1）有4種類型的堆棧組合滿遞增：堆棧通過增大存儲器的地址向上增長，堆棧指針指向內含有效數據項的最高地址。指令如LDMFA、STMFA等。空遞增：堆棧通過增大存儲器的地址向上增長，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：堆棧通過減小存儲器的地址向下增長，堆棧指針指向內含有效數據項的最低地址。指令如LDMFD、STMFD等。空遞減：堆棧通過減小存儲器的地址向下增長，堆棧指針指向堆棧下的第一個空位置。指令如LDMED、STMED等。2008年6月28日39《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令堆棧尋址（續2）堆棧尋址指令舉例如下：STMFDSP!，{R1—R7，LR}；將R1~R7、LR入棧（push），滿遞減堆棧。LDMFDSP!，{R1—R7，LR}；數據出棧（pop），放入R1~R7、LR寄存器。；滿遞減堆棧2008年6月28日40《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令多寄存器傳送指令映射表STM=將寄存器內容存入內存單元（堆棧操作：入棧）LDM=將內存單元內容存入寄存器（堆棧操作：出棧）2008年6月28日41《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令多寄存器傳送指令說明數據塊傳送：I=向地址增大方向處理數據傳送(Increment)D=向地址減小方向處理數據傳送(Decrement)A=先傳送數據后改變地址(after)B=先改變地址后傳送數據(before)堆棧操作：F=滿棧頂指針(full)E=空棧頂指針(empty)A=堆棧向高地址方向增長(ascendingstack)D=堆棧向低地址方向增長(decendingstack)2008年6月28日42《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令相對尋址是基址尋址的一種變通。由程序計數器PC提供基準地址，指令中的地址碼字段作為偏移量，兩者相加后得到的地址即為操作數的有效地址。相對尋址指令舉例如下：BL SUBR1;保存子程序返回地址；調用到SUBR1子程序BEQ LOOP；條件跳轉到LOOP標號處 …LOOP MOV R6，#1 …SUBR1 …相對尋址2008年6月28日43《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令相對尋址舉例

BLSUBR ;轉移到SUBR ……… ……...SUBR ….. ;子程序入口 ….. MOVPC,R14 ;返回;R14也就是LR2008年6月28日44《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3ARM指令集分類詳解ARM指令集大致分為6類：分支指令、Load/Store指令、數據處理指令、程序狀態寄存器指令、異常中斷指令、協處理器指令。以下分別介紹其中的主要指令。2008年6月28日45《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3.1分支指令ARM有兩種方法可以實現程序分支轉移。跳轉指令所謂的長跳轉直接向PC寄存器（R15）中寫入目標地址。ARM跳轉指令有以下4種：①B分支指令，語法B{cond}label②BL帶鏈接分支指令語法：BL{cond}label③BX分支并可選地交換指令集語法：BX{cond}Rm④BLX帶鏈接分支并可選擇地交換指令集。語法：BLX{cond}label|Rm2008年6月28日46《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令BL指令舉例BL指令的意義：BranchandLink示例： ……..…….. blMyPro ;調用子程序MyPro ………..MyPro ;子程序MyPro本體 ……….. ……….. movPC,LR ;將R14的值送入R15，返回2008年6月28日47《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令BX指令使用舉例通過使用BX指令可以讓ARM處理器內核工作狀態在ARM狀態和Thumb狀態之間進行切換。參看下例：;從ARM狀態轉變為Thumb狀態 LDR R0,=Sub_Routine+1 BX R0;從Thumb狀態轉變為ARM狀態 LDR R0,=Sub_Routine BX R02008年6月28日48《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令長跳轉直接向PC寄存器寫入目標地址值，可以實現4GB地址空間中的任意跳轉。示例：以下的兩條指令實現了4GB地址空間中的子程序調用。MOVLR,PC ;保存返回地址MOVR15,#0x00110000

;無條件轉向絕對地址0x110000

;此32位立即數地址應滿足單字節循環右移偶數次2008年6月28日49《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3.2Load/Store指令Load/Store指令用于在存儲器和處理器之間傳輸數據。Load用于把內存中的數據裝載到寄存器，Store指令用于把寄存器中的數據存入內存。共有3種類型的Load/Store指令：單寄存器傳輸指令多寄存器傳輸指令交換指令2008年6月28日50《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令單寄存器傳送指令助記碼操作指令描述LDR把一個字裝入一個寄存器Rd←mem32[address]STR從一個寄存器保存一個字Rd→mem32[address]LDRB把一個字節裝入一個寄存器Rd←mem8[address]STRB從一個寄存器保存一個字節Rd→mem8[address]LDRH把一個半字裝入一個寄存器Rd←mem16[address]STRH從一個寄存器保存一個半字Rd→mem16[address]LDRSB把一個有符號字節裝入寄存器Rd←符號擴展(mem8[address])LDRSH把一個有符號半字裝入寄存器Rd←符號擴展(mem16[address])2008年6月28日51《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令Load/Store指令變址模式變址模式有四種：零偏移、前變址、后變址、回寫前變址。變址模式數據基址寄存器指令舉例零偏移mem[base]直接基址寄存器尋址LDRr0,[r1]回寫前變址mem[base+offset]基址寄存器加偏移量LDRr0,[r1,#4]!前變址mem[base+offset]不變LDRr0,[r1,#4]后變址mem[base]基址寄存器加偏移量LDRr0,[r1],#42008年6月28日52《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令單寄存器傳送指令舉例LDRR2，[R3，#0x0C] 讀取R3＋0x0C地址上的一個字數據內容，放入R2。屬前變址。STRR1，[R0，#－4]! [R0－4]←[R1]，R0=R0－4，符號“!”表明指令在完成數據傳送后應該更新基址寄存器，否則不更新；屬回寫前變址。LDRR1，[R0，R3，LSL#1] 將R0＋R3×2地址上的存儲單元的內容讀出，存入R1。2008年6月28日53《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3.3數據處理指令ARM數據處理指令大致分為以下6種類型。數據傳送指令算術運算指令邏輯運算指令比較指令測試指令乘法指令2008年6月28日54《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM數據處理指令ARM數據處理指令大致可分為3類：數據傳送指令(如MOV、MVN)；算術邏輯運算指令(如ADD、SUB、AND)；比較指令(如CMP、TST)。參見下面的表格數據處理指令只能對寄存器的內容進行操作。所有ARM數據處理指令均可選擇使用S后綴，以影響狀態標志。比較指令CMP、CMN、TST和TEQ不需要后綴S，它們會直接影響狀態標志。2008年6月28日55《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM數據處理指令集助記符說明操作條件碼位置MOVRd，operand2數據傳送指令Rd←operand2MOV{cond}{S}MVNRd，operand2數據非傳送指令Rd←(~operand2)MVN{cond}{S}ADDRd，Rn，operand2加法運算指令Rd←Rn＋operand2ADD{cond}{S}SUBRd，Rn，operand2減法運算指令Rd←Rn－operand2SUB{cond}{S}RSBRd，Rn，operand2逆向減法指令Rd←operand2－RnRSB{cond}{S}ADCRd，Rn，operand2帶進位加法指令Rd←Rn＋operand2＋CarryADC{cond}{S}SBCRd，Rn，operand2帶進位減法指令Rd←Rn－operand2－(NOT)CarrySBC{cond}{S}RSCRd，Rn，operand2帶進位逆向減法指令Rd←operand2－Rn－(NOT)CarryRSC{cond}{S}2008年6月28日56《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM數據處理指令集（續）助記符說明操作條件碼位置ANDRd，Rn，operand2邏輯“與”操作指令Rd←Rn&operand2AND{cond}{S}ORRRd，Rn，operand2邏輯“或”操作指令Rd←Rn|operand2ORR{cond}{S}EORRd，Rn，operand2邏輯“異或”操作指令Rd←Rn^operand2EOR{cond}{S}BICRd，Rn，operand2位清除指令Rd←Rn&(~operand2)BIC{cond}{S}CMPRn，operand2比較指令標志N,Z,C,V←Rn－operand2CMP{cond}CMNRn，operand2負數比較指令標志N,Z,C,V←Rn＋operand2CMN{cond}TSTRn，operand2位測試指令標志N,Z,C,V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn，operand2相等測試指令標志N,Z,C,V←Rn^operand2TEQ{cond}2008年6月28日57《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令乘法指令ARM7TDMI(-S)具有32×32乘法指令、32×32乘加指令，32×32結果為64位的乘/乘加指令。ARM乘法指令如下表所列。助記符說明操作條件碼MULRd,Rm,Rs32位乘法指令Rd＋Rm×Rs(Rd!=(Rm)MUL{Cond}{S}MLARd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令Rd←Rm×Rs＋Rn(Rd!=Rm)MLA{cond}{S}UMULLRdLo,RdHi,Rm,Rs64位無符號乘法指令(RdLo，RdHi)←Rm×RsUMULL{cond}{S}UMLALRdLo,RdHi,Rm,Rs64位無符號乘加指令(RdLo,RdHi←Rm×Rs＋(RdLo,RdHi)UMLAL{cond}{S}SMULLRdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符號乘法指令(RdLo,RdHi)←Rm×RsSMULL{cond}{S}SMLALRdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符號乘加指令(RdLo,RdHi←Rm×Rs＋(RdLo,RdHi)SMLAL{cond}{S}2008年6月28日58《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3.4程序狀態寄存器指令讀狀態寄存器指令MRS寫狀態寄存器指令MSR指令舉例開中斷與關中斷2008年6月28日59《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令讀狀態寄存器指令MRS在ARM處理器中，只有MRS指令可以將狀態寄存器CPSR或SPSR讀出到通用寄存器中。指令格式如下：MRS{cond}Rd，psr其中：Rd目標寄存器。Rd不允許為R15。psrCPSR或SPSR。指令舉例如下：MRSR1，CPSR；將CPSR狀態寄存器讀取，保存到R1中。MRSR2，SPSR；將SPSR狀態寄存器讀取，保存到R2中。2008年6月28日60《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寫狀態寄存器指令MSR在ARM處理器中，只有MSR指令可以直接設置狀態寄存器CPSR或SPSR。指令格式如下：MSR{cond}psr_fields，#immed_8rMSR{cond}psr_fields，Rm其中：psr CPSR或SPSR。fields 指定傳送的區域。2008年6月28日61《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令寫狀態寄存器指令MSR（續）fields可以是以下的一種或多種；(字母必須為小寫)；c控制域屏蔽字節(psr[7…0])；x擴展域屏蔽字節(psr[15…8])；s狀態域屏蔽字節(psr[23…16])；f標志域屏蔽字節(psr[31…24])。immed_8r 要傳送到狀態寄存器指定域的立即數，8位。Rm 要傳送到狀態寄存器指定域的數據的源寄存器。2008年6月28日62《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令MSR指令舉例MSR指令舉例如下：

MSRCPSR_c，#0xD3 ；CPSR[7…0]=0xD3，即切換到管理模式，0b11010011 MSRCPSR_cxsf，R3 ；CPSR=R32008年6月28日63《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令使能IRQ中斷（開中斷）ENABLE_IRQ MRS R0,CPSR BIC R0,R0,#0x80 MSR CPSR_c,R0 MOV PC,LRI位=0開中斷2008年6月28日64《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令禁能IRQ中斷（關中斷）DISABLE_IRQ MRSR0CPSR ORRR0,R0,#0x80 MSRCPSR_c,R0 MOVPC,LRI位=1關中斷2008年6月28日65《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令MSR指令說明程序中不能通過MSR指令直接修改CPSR中的T控制位來實現ARM狀態/Thumb狀態的切換，必須使用BX指令完成處理器狀態的切換(因為BX指令屬分支指令，它會打斷流水線狀態，實現處理器狀態切換)。MRS與MSR配合使用，實現CPSR或SPSR寄存器的讀一修改一寫操作，可用來進行處理器模式切換、允許/禁止IRQ/FIQ中斷等設置，如下面的程序清單所示。2008年6月28日66《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令堆棧指令初始化INITSTACKMOVR0，LR；保存返回地址MSRCPSR_c，#0xD3LDRSP，StackSvc；設置管理模式堆棧，M[4:0]=0b10011MSRCPSR_c，#0xD2LDRSP，StackIrq；設置中斷模式堆棧，M[4:0]=0b10010MOVPC，R02008年6月28日67《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3.5軟中斷指令SWISWI指令用于產生軟中斷，從而實現從用戶模式變換到管理模式，CPSR保存到管理模式的SPSR中，執行轉移到SWI向量。在其它模式下也可使用SWI指令，處理器同樣地切換到管理模式。指令格式如下：SWI{cond}immed_24//Thumb指令是immed_8其中：immed_24是24位立即數，值為0~16,777,215之間的整數。立即數用于指定指令請求的具體SWI服務。指令舉例如下：SWI 0 ；軟中斷，中斷立即數為0SWI 0x123456 ；軟中斷，中斷立即數為0x1234562008年6月28日68《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令獲得SWI指令的立即數在SWI異常中斷處理程序中，取出SWI立即數的步驟為：首先確定引起軟中斷的SWI指令是ARM指令還是Thumb指令，這可通過對SPSR訪問得到；然后取得該SWI指令的地址，這可通過訪問LR寄存器得到；接著讀出指令，分解出立即數。程序清單如下所示。2008年6月28日69《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令獲得SWI指令的立即數（續）T_bit EQU 0x20SWI_Handler STMFDSP!，{R0－R3，R12，LR} ；現場保護 MRSR0，SPSR ；讀取SPSR STMFDSP!，{R0} ；保存SPSR TST R0，#T_bit ；測試T標志位，CPSR第M5位

；T=1表明執行Thumb指令，參看講義上集91頁 LDREQHR0，[LR,#－2] ；若是Thumb指令，則讀取指令碼(16位) BICEQR0，R0,#0xFF00 ；取得Thumb指令的8位立即數 LDRNER0，[LR,#－4] ；若是ARM指令，則讀取指令碼(32位) BICNER0,R0,#0xFF000000 ；取得ARM指令的24位立即數 … LDMFDSP!,{R0－R3，R12,PC} ；SWI異常中斷返回2008年6月28日70《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3.6ARM協處理器指令ARM支持協處理器操作。協處理器控制通過協處理器命令實現。助記符說明操作條件碼CDPcoproc,opcode1,CRd,CRn,CRm{,opcode2}協處理器數據操作指令取決于協處理器CDP{cond}LDC{1}coproc,CRd,<地址>協處理器數據讀取指令取決于協處理器LDC{cond}{L}STC{1}coproc,CRd,<地址>協處理器數據寫入指令取決于協處理器STC{cond}{L}2008年6月28日71《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ARM協處理器指令（續）助記符說明操作條件碼MCRcoproc,opcode1,Rd,CRn,CRm{,opcode2}ARM寄存器到協處理器寄存器的數據傳送指令取決于協處理器MCR{cond}MRCcoproc,opcode1,Rd,CRn,CRm{,opcode2)協處理器寄存器到ARM寄存器的數據傳送指令取決于協處理器MRC{cond}2008年6月28日72《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令5.3.7ARM偽指令ARM偽指令不是ARM指令集中的指令，只是為了編程方便編譯器定義了偽指令。可以像其它ARM指令一樣使用偽指令，但在編譯時這些指令將被等效的ARM指令代替。ARM偽指令有4條，分別為ADR偽指令、ADRL偽指令、LDR偽指令和NOP偽指令。2008年6月28日73《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ADR偽指令小范圍的地址讀取偽指令該指令將基于PC的地址值或者基于寄存器的地址值讀取到寄存器中語法：ADR{<cond>}register,expr其中，register為目標寄存器。expr為基于PC或者基于寄存器的地址表達式，其取值范圍如下：當地址值不是字對齊時，其取值范圍為-255~255。當地址值是字對齊時，其取值范圍為-1020~1020。當地址值是16字節對齊時，其取值范圍將更大。2008年6月28日74《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ADR偽指令使用舉例下面是一個使用ADR偽指令的例子：start MOVR0,#1000 ADR R4,start;案例ARM處理器是三級流水線，PC值為當前指令地址值加8字節;因此本ADR偽指令將被編譯器替換成機器指令;SUBR4,PC,#0xC2008年6月28日75《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ADRL偽指令中等范圍的地址讀取偽指令。該指令將基于PC或基于寄存器的地址值讀取到寄存器中。ADRL偽指令比ADR偽指令可以讀取更大范圍的地址。ADRL偽指令在匯編時被編譯器替換成兩條指令。2008年6月28日76《嵌入式系統基礎教程》第09講第5章ARM指令集特點尋址方式和指令ADRL偽指令語法語法：ADRL{<cond>}register,expr其中，register為目標寄存器。expr為基于PC或者基于寄存器的地址表達式，其取值范圍如下：當地址值不是字對齊時其取值范圍為-64KB~64KB。當地址值是字對齊時其