ARM Cortex-M3 學(xué)習(xí)筆記(4-4)

無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令

跳轉(zhuǎn)指令分為無(wú)條件跳轉(zhuǎn)和有條件跳轉(zhuǎn)兩大類。無(wú)條件跳轉(zhuǎn)類指令非常簡(jiǎn)單，常見(jiàn)的就四種形式。

B Label ;跳轉(zhuǎn)到Label處對(duì)應(yīng)的地址, 無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令

BX reg ;跳轉(zhuǎn)到由寄存器reg給出的地址, 無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令

BL Label ;跳轉(zhuǎn)到Label對(duì)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(gè)四個(gè)標(biāo)志位：N, Z, C, V。

實(shí)際上，Cortex-M3中的APSR的標(biāo)志位共有5個(gè)，但只有NZCV這四個(gè)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：

關(guān)于C和V這兩位我要多說(shuō)幾句。Cortex-M3中的進(jìn)位標(biāo)志與其他一些單片機(jī)有些不同。對(duì)加法運(yùn)算它表示的是結(jié)果有進(jìn)位，這與其他單片機(jī)中的含義是相同的。對(duì)減法運(yùn)算，它表示的是結(jié)果無(wú)借位，與有一些單片機(jī)（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(jìn)位標(biāo)志，我想是這樣考慮的。整數(shù)的減法運(yùn)算A-B實(shí)際是轉(zhuǎn)化為了A+(-B)，-B用補(bǔ)碼表示。進(jìn)位標(biāo)志C指示的是A與(-B)相加時(shí)是否有進(jìn)位。A-B無(wú)進(jìn)位等價(jià)于A+(-B)有進(jìn)位。當(dāng)然，后來(lái)我發(fā)現(xiàn)有個(gè)特例，就是當(dāng)B=0時(shí)，(-B)=0，A-0 是沒(méi)有進(jìn)位的，但A+(-0)也沒(méi)有進(jìn)位。這時(shí)可以這樣理解，對(duì)0取反操作時(shí)，也就是得到-0時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生的進(jìn)位（取反加1，加1時(shí)進(jìn)位了）。所以結(jié)果也認(rèn)為是進(jìn)位了。

溢出位(V)置位有四種情況：

1.兩個(gè)整數(shù)相加結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)

2.兩個(gè)負(fù)數(shù)相加結(jié)果為正數(shù)時(shí)

3.一個(gè)正數(shù)減一個(gè)負(fù)數(shù)結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)

4.一個(gè)負(fù)數(shù)減一個(gè)正數(shù)結(jié)果為正數(shù)時(shí)

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(shí)，這4個(gè)標(biāo)志位既可單獨(dú)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。

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(xì)地說(shuō)說(shuō)的。

EQ、NE、MI、PL、VS、VC和AL 很好理解，不用多說(shuō)。

值得細(xì)說(shuō)的是CS/HS、CC/LO、HI、LS、GE、LT、GT、LE。

首先，我們知道在計(jì)算機(jī)中，整數(shù)分為有符號(hào)型和無(wú)符號(hào)型。這兩種類型的判別是不同的。先說(shuō)無(wú)符號(hào)數(shù)。假設(shè)有兩個(gè)無(wú)符號(hào)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(duì)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(jìn)位標(biāo)志C==1（表示減法時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生借位），合起來(lái)就是Z==0&& C==1，這時(shí)用后綴HI。這里啰嗦一句，進(jìn)位標(biāo)志置1的含義是加法時(shí)產(chǎn)生了進(jìn)位或減法時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生借位。

對(duì)于A>=B，只用進(jìn)位標(biāo)志C==1（沒(méi)有產(chǎn)生借位）就可以了，用后綴HS或CS。

對(duì)于A

對(duì)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(hào)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(duì)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(duì)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?yàn)镹==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?yàn)镹==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(jià)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(duì)于A>=B，V==N 就足夠了

對(duì)于A<=B，Z==1 || V!= N

IF-THEN 指令塊

IF-THEN(IT)指令塊在其他的單片機(jī)中沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，這里值得講一講。

IF-THEN(IT)指令圍起一個(gè)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 ;圍起1條指令的IF-THEN塊

IT ;圍起2條指令的IF-THEN塊

IT ;圍起3條指令的IF-THEN塊

IT ;圍起4條指令的IF-THEN塊

其中, ,的取值可以是“T”或者“E”。下面是個(gè)例子：

要實(shí)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(xiě)作：

CMP R0, R1 ; 比較R0和R1

ITTEE

ADDEQ R3, R4, R5 ; 相等時(shí)加法EQ ; 如果R0 == R1,Then-Then-Else-Else

ASREQ R3, R3, #1 ; 相等時(shí)算術(shù)右移

ADDNE R3, R6, R7 ; 不等時(shí)加法

ASRNE R3, R3, #1 ; 不等時(shí)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(shí)，對(duì)流水線的清洗和重新指令預(yù)取的開(kāi)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(yǔ)言中用到“：？”運(yùn)算符的地方比較容易匯編為IT指令塊了。還有個(gè)邊很短小的if判斷，能夠被這么優(yōu)化。