ARM微處理器的指令集概述二——ARM應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)詳解筆記

一 跳轉(zhuǎn)指令

跳轉(zhuǎn)指令用于實(shí)現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn),在 ARM 程序中有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn):
— 使用專門(mén)的跳轉(zhuǎn)指令。
— 直接向程序計(jì)數(shù)器 PC 寫(xiě)入跳轉(zhuǎn)地址值。
ARM 指令集中的跳轉(zhuǎn)指令可以完成從當(dāng)前指令向前或向后的 32MB 的地址空間的跳轉(zhuǎn),包括以下 4 條指令:
— B 跳轉(zhuǎn)指令
— BL 帶返回的跳轉(zhuǎn)指令
— BLX 帶返回和狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令
— BX 帶狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令

B

BL 指令

BL{條件} 目標(biāo)地址

BL 是另一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令,但跳轉(zhuǎn)之前,會(huì)在寄存器R14 中保存PC的當(dāng)前內(nèi)容,因此,可以通過(guò)將R14 的內(nèi)容重新加載到PC中,來(lái)返回到跳轉(zhuǎn)指令之后的那個(gè)指令處執(zhí)行。該指令是實(shí)現(xiàn)子程序調(diào)用的一個(gè)基本但常用的手段。例：

BL Label ;當(dāng)程序無(wú)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 R14 中。

BLX 指令

BLX指令從ARM指令集跳轉(zhuǎn)到指令中所指定的目標(biāo)地址,并將處理器的工作狀態(tài)有ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)。該指令同時(shí)將PC的當(dāng)前內(nèi)容保存到寄存器R14 中。

BX 指令

BX指令跳轉(zhuǎn)到指令中所指定的目標(biāo)地址,目標(biāo)地址處的指令既可以是ARM指令,也可以是Thumb指令。

二 數(shù)據(jù)處理指令

數(shù)據(jù)處理指令可分為數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)邏輯運(yùn)算指令和比較指令等。數(shù)據(jù)處理指令包括:MOV 數(shù)據(jù)傳送指令、MVN 數(shù)據(jù)取反傳送指令、CMP 比較指令、CMN 反值比較指令、 TST 位測(cè)試指令、 TEQ 相等測(cè)試指令、 ADD 加法指令、 ADC 帶進(jìn)位加法指令、 SUB 減法指令、 SBC 帶借位減法指令、 RSB 逆向減法指令、 RSC 帶借位的逆向減法指令、 AND 邏輯與指令、 ORR 邏輯或指令、 EOR 邏輯異或指令、 BIC 位清除指令。

MOV 指令

MOV{條件}{S} 目的寄存器,源操作數(shù)

MOV 指令將源操作數(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(méi)有 S 時(shí)指令不更新 CPSR中條件標(biāo)志位的值。例：
MOV R1,R0,LSL#3 ; 將寄存器 R0 的值左移 3 位后傳送到 R1。

MVN 指令

MVN{條件}{S} 目的寄存器,源操作數(shù)

MOV 指令不同之處是在傳送之前將源操作數(shù)按位被取反。例：

MVN R0, #0; 將立即數(shù) 0 取反傳送到寄存器 R0 中,完成后 R0=-1。

CMP 指令

CMP R1,#100 ;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)志位

CMN 指令

CMN{條件} 操作數(shù) 1,操作數(shù) 2

實(shí)際完成操作數(shù) 1 和操作數(shù) 2 相加,并根據(jù)結(jié)果更改條件標(biāo)志位。例：
CMN R1,R0 ;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

TST 指令

TST{條件} 操作數(shù) 1,操作數(shù) 2

TST指令用于把一個(gè)寄存器的內(nèi)容和另一個(gè)寄存器的內(nèi)容或立即數(shù)進(jìn)行按位的與運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)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,該指令一般用來(lái)檢測(cè)是否設(shè)置了特定的位。例：

TST R1,#0xffe ;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

TEQ 指令

TEQ{條件} 操作數(shù) 1,操作數(shù) 2
TEQ指令用于 把一個(gè)寄存器的內(nèi)容和另一個(gè)寄存器的內(nèi)容或立即數(shù)進(jìn)行按位的異或運(yùn)算,并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新CPSR中條件標(biāo)志位的值。該指令通常用于比較操作數(shù) 1 和操作數(shù)2 是否相等。例：

TEQ R1,R2 ;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

ADD 指令

ADD{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2

ADD R0,R2,R3,LSL#1 ; R0 = R2 + (R3 << 1)

ADC 指令

ADC{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2

ADC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,注意不要忘記設(shè)置S后綴來(lái)更改進(jìn)位標(biāo)志。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)由高到低存放在寄存器 R11~R8,運(yùn)算結(jié)果由高到低存放在寄存器 R3~R0:

ADDS R0,R4,R8 ; 加低端的字
ADCS R1,R5,R9 ; 加第二個(gè)字,帶進(jìn)位
ADCS R2,R6,R10 ; 加第三個(gè)字,帶進(jìn)位
ADC R3,R7,R11; 加第四個(gè)字,帶進(jìn)位

SUB 指令

SUB{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2
SUB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。
SUB R0,R2,R3,LSL#1 ; R0 = R2 - (R3 << 1)

SBC 指令

SBC{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2
SBC指令用于把操作數(shù) 1 減去操作數(shù) 2,再減去CPSR中的C條件標(biāo)志位的反碼,并將結(jié)果存放到目的寄存器中。
SUBS R0,R1,R2 ; R0 = R1 - R2 - !C,并根據(jù)結(jié)果設(shè)置 CPSR 的進(jìn)位標(biāo)志位

RSB 指令

RSB{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2
RSB指令稱為逆向減法指令,用于把操作數(shù) 2 減去操作數(shù) 1,并將結(jié)果存放到目的寄存器中。
RSB R0,R2,R3,LSL#1 ; R0 = (R3 << 1) - R2

RSC 指令

RSC{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2
RSC指令用于把操作數(shù) 2 減去操作數(shù) 1,再減去CPSR中的C條件標(biāo)志位的反碼,并將結(jié)果存放到目的寄存器中。

AND 指令

AND{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2

AND指令用于在兩個(gè)操作數(shù)上進(jìn)行邏輯與運(yùn)算,并把結(jié)果放置到目的寄存器中。該指令常用于屏蔽操作數(shù) 1 的某些位。
AND R0,R0,#3 ; 該指令保持 R0 的 0、1 位,其余位清零。

ORR 指令

ORR{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2

該指令常用于設(shè)置操作數(shù) 1 的某些位。

EOR 指令

EOR{條件}{S} 目的寄存器,操作數(shù) 1,操作數(shù) 2

該指令常用于反轉(zhuǎn)操作數(shù) 1 的某些位。

三 乘法指令與乘加指令

乘法指令與乘加指令共有以下 6 條:
— MUL 32 位乘法指令
— MLA 32 位乘加指令
— SMULL 64 位有符號(hào)數(shù)乘法指令
— SMLAL 64 位有符號(hào)數(shù)乘加指令
— UMULL 64 位無(wú)符號(hào)數(shù)乘法指令
— UMLAL 64 位無(wú)符號(hào)數(shù)乘加指令

MULS R0,R1,R2 ;R0 = R1 × R2,同時(shí)設(shè)置 CPSR 中的相關(guān)條件標(biāo)志位
MLAS R0,R1,R2,R3 ;R0 = R1 × R2 + R3,同時(shí)設(shè)置 CPSR 中的相關(guān)條件標(biāo)志位
SMLAL R0,R1,R2,R3;R0 = (R2 × R3)的低 32 位 + R0
;R1 = (R2 × R3)的高 32 位 + R1
;其中,操作數(shù) 1(R2) 和操作數(shù) 2(R3) 均為 32 位的有符號(hào)數(shù)。

四 程序狀態(tài)寄存器訪問(wèn)指令

— MRS 程序狀態(tài)寄存器到通用寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令
— MSR 通用寄存器到程序狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

MRS 指令

MRS R0,CPSR ;傳送 CPSR 的內(nèi)容到 R0
MRS R0,SPSR ;傳送 SPSR 的內(nèi)容到 R0

MSR 指令

MSR{條件} 程序狀態(tài)寄存器(CPSR 或 SPSR)_<域>,操作數(shù)

MSR 指令用于將操作數(shù)的內(nèi)容傳送到程序狀態(tài)寄存器的特定域中。其中,操作數(shù)可以為通用寄存器或立即數(shù)。<域>用于設(shè)置程序狀態(tài)寄存器中需要操作的位,32 位的程序狀態(tài)寄存器可分為 4 個(gè)域:
位[31:24]為條件標(biāo)志位域,用 f 表示;
位[23:16]為狀態(tài)位域,用 s 表示;
位[15:8]為擴(kuò)展位域,用 x 表示;
位[7:0]為控制位域,用 c 表示;
該指令通常用于恢復(fù)或改變程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容,在使用時(shí),一般要在 MSR 指令中指明將要操作的域。
MSR CPSR_c,R0 ;傳送 R0 的內(nèi)容到 SPSR,但僅僅修改 CPSR 中的控制位域

五 加載/存儲(chǔ)指令

帶！號(hào)的指令和[]外有寄存器的指令，都要將新地址寫(xiě)入R1

六 批量數(shù)據(jù)加載/存儲(chǔ)指令