第4章 ARM指令集系统1.ppt

1、第四章：ARM指令集系统。ARM微处理器的指令集可分为六类：数据处理指令、跳转指令、PSR处理指令、加载/存储指令、协处理器指令和杂项指令。本章将介绍ARM指令的语法格式和ARM指令的详细功能。执行摘要，4.1数据处理指令(22个主助记符)4.2跳转指令(4个主助记符)4.3加载/存储指令4.4批量加载/存储指令(16个主助记符)4.5交换指令4.6程序状态寄存器PSR存取指令(2种)4.7协处理器操作指令(5种)4.8异常生成指令(2种)4.1数据处理指令，数据传输指令，算术运算指令，逻辑运算指令，比较指令，乘法指令，4.1.1基本数据处理指令，ARM基本数据ARM的基本数据处理指令汇编指令

2、语法格式为S、1。数据传输指令，(1) MOV指令的MOV指令汇编语法格式为MOVcondS Rd，操作数2将操作数2表示的数据传输到目标寄存器Rd，目标寄存器Rd可以是寄存器、移位寄存器或立即数；如果指令包含后缀“s”，则根据操作结果或移位条件更新相应的CPSR条件标志位。例如：MOV R0，# 5；R0=5 MOV R0，R1；R0=LSL R1 R1 MOV R0 # 5；R0=R1向左移动5位，(2)MVN数据反转传输指令的汇编语法格式是MVnCondRd，操作数2将第二个操作数操作数2表示的数据逐位反转，然后将其传输到目标寄存器Rd中的其他MOv，例如：MVN R0，# 0；R0=-

3、1(有符号数)MVN R0，# 0 x54运算的结果是0 xAB，对吗？它应该是32位MVNS R1，R2，LSL #0x 02；R1=(R2*4)，结果影响CPSR，2算术运算指令。(1)ADD加法指令ADD加法指令的汇编语法格式是Add condsrd，RN，operand2rd=RNOP2Add指令将操作2表示的数据与寄存器Rn中的值相加，并将结果传送到目标寄存器。操作数2可以是寄存器、移位寄存器或立即数；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。示例：ADD R0，R1，# 5；R0=R1 5加R0，R1，R2；R0=R1 R2 ADD R0，R1，R2，LSL

4、 # 5；R0=R1R2逻辑左移5位。(2)带c标志的模数转换器加法指令模数转换器条件数rn，操作数2rd=rnop2c功能：带c标志的模数转换器加法指令将操作数2表示的数据加到寄存器Rn中的值，将CPSR的c条件标志值相加，并将结果发送到目标寄存器Rd；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。该指令可以实现两个高于32位的数据相加。例如，64位操作数存储在寄存器R2和R3中；另一个64位操作数存储在寄存器R4和R5中。将两个64位数字相加，结果存储在R0和R1中。R4 R2加R0；低32位相加，结果影响标志位模数转换器R1、r 3和R5；将上面的32位相加，(3)S

5、UB减法指令SUB条件，rn，操作2rd=rn-op2函数：SUB指令从寄存器Rn中减去操作2所表示的值，并将结果传送到目标寄存器；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。注意：当指令包含后缀“s”时，如果减法运算中有借方，C=0，否则C=1。例如：sub0，R1，# 5；R0=R1-5 SUB R0，R1，R2；R0=R1-R2 SUB R0，R1，R2，LSL # 5；R0=R1-R2向左移动5位，(4)SBC减法指令SBC条件，rn，操作2rd=rn-op2-！C SBC指令从寄存器中减去由操作数2表示的值，减去寄存器CPSR中C条件标志位的倒数，并将结果传送到

6、目标寄存器Rd；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。该指令可以实现两个32位以上数据的相减。例如，64位操作数存储在寄存器R2和R3中；另一个64位操作数存储在寄存器R4和R5中。减去这两个64位数字，结果存储在R0和R1中。如何编程？(5) RSB逆减法指令RSBcondS Rd，Rn，操作数2函数：RSB指令从第二操作数操作数Rn表示的值中减去寄存器Rn的值，并将结果传送到目标寄存器Rd；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。示例RSB R0、R1、R2 RSB R0、R1、# 231sbr0、R2、R3、LSL#1 SUB R1、

7、#0 x5、R0、(6) RSC反向减法指令RSCcondS Rd、Rn、operand2功能：RSC指令从operand2指示的值中减去寄存器Rn的值，然后减去寄存器。如果指令包含后缀“s”，则根据运算结果更新CPSR中相应的条件标志位。该示例使用RSC AND RSBS来查找64位值的负数、3条逻辑运算指令，(1)AND和逻辑运算指令AnD AND Rd、RN、operating AND 2函数：AND指令对operand2表示的值和寄存器Rn的值逐位执行逻辑AND运算，并将结果保存在目标寄存器Rd中；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。通常用于清除Rn的特定

8、位。例如：“与”R0、R0、#5保留R0的第2位和第0位，其余位清零。(2)ORR或逻辑运算指令ORR conds Rd，rn，operand2rd=rn或op2函数：ORR指令将operand2表示的值与寄存器Rn的值逐位逻辑或，并将结果保存在目标寄存器Rd中；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。通常用于设置某些位。例如：ORR R0，R0，#5使R0的第0位和第2位为1，其余位保持不变。(3)EOR异或逻辑运算指令ORR CONDS Rd，RN，OPERAND2Rd=RNE EOR OP2函数：ORR指令将operand2表示的值与寄存器Rn的值逐位逻辑异或，

9、并将结果保存在目标寄存器RD中；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。EOR指令可用于反转寄存器中某些位的值。通常用于否定某些位(1位)。例如：EOR R0、R0和#5 R0的位0和2被否定，其他位保持不变。(4)BIC位清零逻辑运算指令二秒Rd，Rn，运算二秒Rd=Rn AND(！OP2)功能：BIC指令对寄存器Rn的值和操作符2指示的值的倒数逐位执行逻辑与运算，并将结果保存到目标寄存器Rd中的BIC R0、R0、# ff00000、4比较指令。比较指令没有目标寄存器，仅用于更新条件标志位，不保存操作结果，也不在指令后缀中添加“s”。编程时，根据运算结果更新CPS

10、R对应的条件标志，并根据CPSR对应的条件标志判断是否执行以下指令。(1)化学机械抛光减法比较指令CMPcond Rn，操作2 Rn-op2功能：化学机械抛光指令从寄存器Rn的值中减去操作2所表示的值，并根据操作结果和寄存器移位更新CPSR对应的条件标志位。例如：化学机械抛光R0，# 5；计算R0-5，并根据结果设置条件标志ADDGT R0、R0和# 5；如果R05，执行ADDGT指令。(2)CMN负数比较指令CMNcond，操作2功能：CMN指令将寄存器Rn的值加到操作2所指示的值上，并根据操作结果和寄存器移位更新CPSR相应的条件标志位。CMN R1，#0 x10，(3)TST位测试指令T

11、STcond Rn、operand2 Rn和OP2功能：CMN指令逐位逻辑“与”寄存器Rn的值和operand2指示的值，并根据运算结果和寄存器移位更新CPSR相应的条件标志位。4)TEQ等式测试指令TEQcond Rn，操作Rn 2 EOR op2功能：TEQ指令将寄存器Rn的值与操作Rn 2指示的值逐位逻辑异或，并根据运算结果和寄存器移位更新CPSR对应的条件标志位。4.1.2乘法指令，ARM乘法指令完成两个寄存器中数据的乘法，根据保存结果的数据长度可分为两类：一类是32位乘法指令，即乘法运算的结果是32位；另一个是64位乘法指令，即乘法运算的结果是64位。(1)MUL MULCODs R

12、d，Rm，Rs MUL指令实现两个32位数字(无符号或有符号)的乘积(Rm * Rs)，并将结果存储在32位寄存器Rd中；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。例如：MULS R0、R1、R2；R0=R1*R2，结果影响cpsr。(2) MLA MLA condsRd，RM，RS，Rn rd=Rm * Rs rnmla指令实现两个32位数字(无符号或有符号)的乘积，然后将乘积(Rm * Rs)加到第三个操作数Rn，并将结果存储在32位寄存器中。如果指令包含后缀“s”，则根据运算结果更新CPSR相应的条件标志位。例如：MLA R0、R1、R2、R3；R0=R1*R2

13、R3，64位乘法，(1) umullumullconds rdlo，RdHi，RM，rsrdhi rdlo=rn * rsumulll指令实现两个32位无符号数的乘积，乘积结果的高32位存储在32位寄存器的rdhi中，乘积结果的低32位存储在另一个32位寄存器的rdlo中；如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。例如：UMULL R0、R1、R2、R3；R1(高位)，R0(低位)=R2 * R3，(2) Umlal Umlalonds RdLo，RdHi，RM，RSRDHI，RdLo=Rm*Rs RdHi，RdLo UMLAL指令将两个32位无符号数的64位乘积结果与

14、(RdHi: RdLo)表示的64位无符号数相加。如果指令包含后缀“s”，则根据运算结果更新CPSR相应的条件标志位。例如：UMLAL R0，R1，R2，R3 r0=的低32位* R3 r0r1=的高32位* R3 R1，其中R0-R3都是无符号数字，(3)smull smullconds RDlo；RdHi、RM、RS smull指令实现两个32位有符号数的乘积，乘积结果的高32位存储在一个中，如果指令包含后缀“s”，则根据运算结果更新相应的CPSR条件标志位。例如MVN R0，#0 x0 MOV R1，#0 x1 UMULL R2，R3，R1，R0 SMULL R4，R5，R1，R0，(4

15、) smlal smlalcons rdlo，rdhi，RM，Rs SMLAL指令将两个32位有符号数的64位乘积结果加到由(RdHi: RdLo)表示的64位无符号数上。加法结果的高32位存储在寄存器RdHi中，乘积结果的低32位存储在寄存器RdLo中。如果指令包含后缀“s”，根据操作结果更新CPSR对应的条件标志位。4.2 ARM分支指令，用于跳转程序流程。在ARM程序中有两种跳转程序流的方法：使用特殊的分支指令。将跳转地址值直接写入程序计数器。通过将跳转地址值写入程序计数器，您可以实现4GB地址空间中的任何跳转。通过在跳转前使用MOV LR、PC机等类似指令，可以保存程序的返回地址值，从

16、而在4GB的连续地址空间中实现子程序调用。分支指令b和分支指令b可以跳转到指定的地址来执行程序。该指令的汇编语法格式如下：b .目标地址处的指令属于ARM指令集，该指令的汇编语法中目标地址的计算方法如下：将指令中的24位带符号补码立即数扩展到32位；将这个32位数字左移两位，将获得的值写入程序计数器，即跳转到目标地址。跳跃的范围可以是-32MB、32MB和32MB。分支指令可以跳转到指定的地址执行程序，分支指令也可以将程序计数器的值保存到左后寄存器中。该指令的汇编语法格式如下：BL目标地址的指令属于ARM指令集，BL指令用于实现子程序调用。示例BL功能；MOV函数R15，R14，带有状态切换的跳转指令BX，BX指令跳转到指令中指定的目标地址，目标地址的指令可以是ARM指令或Thumb指令。该指令的汇编语法格式如下：B BX指令跳转到Rm指定的地址执行程序。如果Rm的位0为1，CPSR的标志位t在跳转