arm指令.docx
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arm指令.docx
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arm指令
该集合的指令使用频繁,在指令集中最为重要,因为其他指令只能操作寄存器,当数据存放在内存中时,必须先把数据从内存装载到寄存器,执行完后再把寄存器中的数据存储到内存中。
Load/Store指令分为3类:
(1)单一数据传送指令(LDR和STR等)
(2)多数据传送指令(LDM和STM)
(3)数据交换指令(SWP和SWPB)
Load/Store指令1-1
1.LDR字数据加载指令
格式:
LDR{
功能:
把addr所表示的内存地址中的字数据装载到目标寄存器Rd中,同时还可以把合成的有效地址写回到基址寄存器。
地址addr可以是一个简单的值、一个偏移量,或者是一个被移位的偏移量。
寻址方式:
Rn:
基址寄存器。
Rm:
变址寄存器。
Index:
偏移量,12位的无符号数。
LDRRd,[Rn]
;把内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd中
LDRRd,[Rn,Rm]
;将内存中地址为Rn+Rm的字数据装入寄存器Rd中
Load/Store指令1-2
LDRRd,[Rn,#index]
;将内存中地址为Rn+index的字数据装入Rd中
LDRRd,[Rn,Rm,LSL#5]
;将内存中地址为Rn+Rm×32的字数据装入Rd
LDRRd,[Rn,Rm]!
;将内存中地址为Rn+Rm的字数据装入Rd,并将新地址Rn+Rm写入Rn
LDRRd,[Rn,#index]!
;将内存中地址为Rn+index的字数据装入Rd,并将新地址Rn+index写入Rn
LDRRd,[Rn,Rm,LSL#5]!
;将内存中地址为Rn+Rm×32的字数据装入Rd,并将新地址Rn+Rm×32写入Rn
Load/Store指令1-3
LDRRd,[Rn],Rm
;将内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd,并将新地址Rn+Rm写入Rn
LDRRd,[Rn],#index;将内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd,并将新地址Rn+index写入Rn
LDRRd,[Rn],Rm,LSL#5
;将内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd,并将新地址Rn+Rm×32写入Rn
例如:
LDRR0,[R1,R2,LSL#5]!
;将内存中地址为R1+R2×32的字数据装入寄存器R0,并将新地址R1+R2×32写入R1
Load/Store指令2
LDRB字节数据加载指令
格式:
LDR{
功能:
同LDR指令,但该指令只是从内存读取一个8位的字节数据而不是一个32位的字数据,并将Rd的高24位清0。
例如:
LDRBR0,[R1]
;将内存中起始地址为R1的一个字节数据装入R0中
Load/Store指令3
3.LDRBT用户模式的字节数据加载指令
格式:
LDR{
功能:
同LDRB指令,但无论处理器处于何种模式,都将该指令当作一般用户模式下的内存操作。
Load/Store指令4
4.LDRH半字数据加载指令
格式:
LDR{
功能:
同LDR指令,但该指令只是从内存读取一个16位的半字数据而不是一个32位的字数据,并将Rd的高16位清0。
例如:
LDRHR0,[R1]
;将内存中起始地址为R1的一个半字数据装入R0中
Load/Store指令5
5.LDRSB有符号的字节数据加载指令
格式:
LDR{
功能:
同LDRB指令,但该指令将寄存器Rd的高24位设置成所装载的字节数据符号位的值。
例如:
LDRSBR0,[R1]
;将内存中起始地址为R1的一个字节数据装入R0中,R0的高24位设置成该字节数据的符号位
Load/Store指令6
6.LDRSH有符号的半字数据加载指令
格式:
LDR{
功能:
同LDRH指令,但该指令将寄存器Rd的高16位设置成所装载的半字数据符号位的值。
例如:
LDRSHR0,[R1]
;将内存中起始地址为R1的一个16位半字数据装入R0中,R0的高16位设置成该半字数据的符号位
Load/Store指令7
7.LDRT用户模式的字数据加载指令
格式:
LDR{
功能:
同LDR指令,但无论处理器处于何种模式,都将该指令当作一般用户模式下的内存操作。
addr所表示的有效地址必须是字对齐的,否则从内存中读出的数值需进行循环右移操作。
Load/Store指令8
8.STR字数据存储指令
格式:
STR{
功能:
把寄存器Rd中的字数据(32位)保存到addr所表示的内存地址中,同时还可以把合成的有效地址写回到基址寄存器。
地址addr可以是一个简单的值、一个偏移量,或者是一个被移位的偏移量。
寻址方式同LDR指令。
例如:
STRR0,[R1,#5]!
;把R0中的字数据保存到以R1+5为地址的内存中,然后R1=R1+5
STR指令应用举例
STR指令应用举例
Load/Store指令9
9.STRB字节数据存储指令
格式:
STR{
功能:
把寄存器Rd中的低8位字节数据保存到addr所表示的内存地址中。
其他用法同STR指令。
例如:
STRBR0,[R1]
;将寄存器R0中的低8位数据存入R1表示的内存地址中
Load/Store指令10
10.STRBT用户模式的字节数据存储指令
格式:
STR{
功能:
同STRB指令,但无论处理器处于何种模式,该指令都将被当作一般用户模式下的内存操作。
Load/Store指令11
11.STRH半字数据存储指令
格式:
STR{
功能:
把寄存器Rd中的低16位半字数据保存到addr所表示的内存地址中,而且addr所表示的地址必须是半字对齐的。
其他用法同STR指令。
例如:
STRHR0,[R1]
;将寄存器R0中的低16位数据存入R1表示的内存地址中
存储格式对于加载/存储指令的影响
Load/Store指令12
12.STRT用户模式的字数据存储指令
格式:
STR{
功能:
同STR指令,但无论处理器处于何种模式,该指令都将被当作一般用户模式下的内存操作。
Load/Store指令13-1
13.LDM批量数据加载指令
格式:
LDM{
},
功能:
从一片连续的内存单元读取数据到各个寄存器中,内存单元的起始地址为基址寄存器Rn的值,各个寄存器由寄存器列表regs表示。
该指令一般用于多个寄存器数据的出栈。
type字段种类:
IA:
每次传送后地址加1。
IB:
每次传送前地址加1。
DA:
每次传送后地址减1。
DB:
每次传送前地址减1。
FD:
满递减堆栈。
ED:
空递减堆栈。
FA:
满递增堆栈。
EA:
空递增堆栈。
注意:
有一个约定,编号低的寄存器在存储数据或者加载数据时对应于存储器的低地址。
Load/Store指令13-2
例如LDMIA/IB/DA/DBR13!
{R0-R1,R3};
各指令执行完后,结果如图所示。
Load/Store指令13-4
FD、ED、FA和EA指定是满栈还是空栈,是升序栈还是降序栈,用于堆栈寻址。
一个满栈的栈指针指向上次写的最后一个数据单元.
空栈的栈指针指向第一个空闲单元。
一个降序栈是在内存中反向增长而升序栈在内存中正向增长。
Load/Store指令13-5
格式:
LDM{
},
{!
}:
若选用了此后缀,则当指令执行完毕后,将最后的地址写入基址寄存器。
{^}:
当regs中不包含PC时,该后缀用于指示指令所用的寄存器为用户模式下的寄存器,否则指示指令执行时,将寄存器SPSR的值复制到CPSR中。
Load/Store指令14-1
14.STM批量数据存储指令
格式:
STM{
},
功能:
将各个寄存器的值存入一片连续的内存单元中,内存单元的起始地址为基址寄存器Rn的值,各个寄存器由寄存器列表regs表示。
该指令一般用于多个寄存器数据的入栈。
{^}:
指示指令所用的寄存器为用户模式下的寄存器。
其他参数用法同LDM指令。
例如:
STMEAR13!
{R0-R12,PC}
;将寄存器R0~R12以及程序计数器PC的值保存到R13指示的堆栈中
Load/Store指令14-2
举例:
其中R1为指令执行前的基址寄存器,R1’则为指令执行后的基址寄存器
Load/Store指令14-3
堆栈操作和数据块传送指令类似,也有4种模式,它们之间的关系如下表所示:
Load/Store指令15
15.SWP字数据交换指令
格式:
SWP{
功能:
Rd=[op2],[op2]=op1
从op2所表示的内存装载一个字并把这个字放置到目的寄存器Rd中,然后把寄存器op1的内容存储到同一内存地址中。
op1,op2均为寄存器。
例如:
SWPR0,R1,[R2]
;将R2所表示的内存单元中的字数据装载到R0,然后将R1中的字数据保存到R2所表示的内存单元中
Load/Store指令16
16.SWPB字节数据交换指令
格式:
SWP{
功能:
从op2所表示的内存装载一个字节并把这个字节放置到目的寄存器Rd的低8位中,Rd的高24位设置为0;然后将寄存器op1的低8位数据存储到同一内存地址中。
例如:
SWPBR0,R1,[R2]
;将R2所表示的内存单元中的一个字节数据装载到R0的低8位,然后将R1中的低8位字节数据保存到R2所表示的内存单元中
程序状态寄存器指令
用于状态寄存器和通用寄存器间传送数据。
总共有两条指令:
MRS和MSR。
两者结合可用来修改程序状态寄存器的值。
程序状态寄存器指令1
1.MRS程序状态寄存器到通用寄存器的数据传送指令
格式:
MRS{
功能:
用于将程序状态寄存器的内容传送到目标寄存器Rd中。
当进入中断服务程序或进程切换时,该指令可用来保存当前状态寄存器的值。
例如:
MRSR0,CPSR
;状态寄存器CPSR的值存入寄存器R0中
程序状态寄存器指令2
2.MSR通用寄存器到程序状态寄存器的数据传送指令
格式:
MSR{
功能:
用于将寄存器Rd的值传送到程序状态寄存器中。
当退出中断服务程序或进程切换时,该指令可用来恢复状态寄存器的值。
操作数op1可以是通用寄存器或立即数。
用来设置状态寄存器中需要操作的位。
32位的状态寄存器可以分为4个域:
位[31:
24]为条件标志位域,用f表示。
位[23:
16]为状态位域,用s表示。
位[15:
8]为扩展位域,用x表示。
位[7:
0]为控制位域,用c表示。
例如:
MSRCPSR_f,R0
;用R0的值修改CPSR的条件标志域
MSRCPSR_fsxc,#5;CPSR的值修改为5
协处理器指令
ARM处理器最多可支持16个协处理器,用于辅助ARM完成各种协处理操作。
在程序执行过程中,各协处理器只执行自身的协处理指令,而忽略属于ARM处理器和其他协处理器的指令。
ARM协处理器指令可分为3类:
(1)ARM处理器用于初始化协处理器的数据操作指令(CDP)。
(2)协处理器寄存器和内存单元之间的数据传送指令(LDC,STC)。
(3)ARM处理器寄存器和协处理器寄存器之间的数据传送指令(MCR,MRC)。
CDP协处理器操作指令
格式:
CDP{ 功能: 用于传递指令给协处理器p,要求其在寄存器CRn和CRm上,进行操作opcode1,并把结果存放到CRd中,可以使用opcode2提供与操作有关的补充信息。 指令中的所有寄存器均为协处理器的寄存器,操作由协处理器完成。 指令中: P为协处理器编号; CRd为目的寄存器的协处理器寄存器; CRm和CRn为存放操作数的协处理器寄存器; Opcode1和opcode2为协处理器即将执行的操作。 例如: CDPp5,5,c0,c1,c2,9; 该指令用于通知协处理器p5,在c1和c2上执行操作5和9,并将结果存放到c0中。 LDC协处理器数据读取指令 格式: LDC{ 功能: 将addr表示的内存地址中的连续数据传送到目的寄存器CRd中。 L表示指令为长读取操作,比如用于双精度数据的传输; 目的寄存器CRd为协处理器的寄存器; addr的寻址方式同LDR指令,其寄存器为ARM处理器的寄存器。 例如: LDCp5,c1,[R1+5]: 该指令用于将R1+5所对应的存储单元中的数据,传送到协处理器p5的寄存器c1中。 STC协处理器数据存储指令 格式: STC{ 功能: 将寄存器CRd的值传送到addr表示的内存地址中。 指令中各参数用法同LDC。 例如: STCp5,c1,[R1+5]; 该指令用于将协处理器p5中寄存器c1的数据传送到R1+5所对应的存储单元中。 MCRARM寄存器到协处理器寄存器的数据传送指令 格式: MCR{ 功能: 将ARM处理器的寄存器Rd中的数据传送到协处理器p的寄存器CRn,CRm中;op1,op2为协处理器将要执行的操作。 例如: MCRp5,5,R1,C1,C2,9;该指令将R1中的数据传送到协处理器p5的寄存器C1,C2中,协处理器执行操作5和9。 MRC协处理器寄存器到ARM寄存器的数据传送指令 格式: MRC{ 功能: 将协处理器p的寄存器CRn,CRm的数据传送到ARM处理器的寄存器Rd中;op1,op2为协处理器将要执行的操作。 例如: MRCp5,5,R1,C1,C2,9;该指令将寄存器C1,C2中的数据传送到R1中,协处理器p5协处理器执行操作5和9。 异常中断指令1 1.SWI软件中断指令 格式: SWI{ 功能: 用于产生软件中断,以使用户程序调用操作系统的系统例程。 指令中24位的立即数指定用户程序调用系统例程的类型,其参数通过通用寄存器传递。 当24位的立即数被忽略时,系统例程类型由寄存器R0指定,其参数通过其他通用寄存器传递。 例如: SWI0X05;调用编号为05的系统例程。 异常中断指令3 2.BKPT断点中断指令 格式: BKPT16位的立即数; 功能: 用于产生软件断点中断,以便软件调试时使用。 16位的立即数用于保存软件调试中额外的断点信息。 指令操作的伪代码: if(notoverdidenbydebughardware)then R14_abt=adderssofBKPTinstruction+4 SPSR_abt=CPSR CPSR[4: 0]=0b10111 CPSR[5]=0 CPSR[7]=1 ifhighvectorsconfiguredthen PC=0xFFFF000C else PC=0x0000000C
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