ARM指令分类及其寻址方式

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1、ARM指令 分类及其寻址方式广嵌教育1第三章 ARM指令分类及其寻址方式o3.1 ARM指令集概要o3.2 ARM寻址方式o3.3 ARM指令集o3.4 Thumb指令介绍23.1 ARM指令集概要ARM指令长度及数据类型 oARM微处理器的指令长度可以是32位（在ARM状 态下），也可以为16位（在Thumb状态下）。 oARM微处理器中支持字节（8位）、半字 （16位 ）、字（32位）三种数据类型。其中，字需要4字 节对齐（地址的低两位为 0）、半字需要2字节 对齐（地址的最低位为0）。o程序的启动都是从ARM指令集开始。所有的ARM 指令集都可以是有条件执行的。 3ARM汇编指令格式AR

2、M指令的典型编码格式 ：ncond：指令执行的条件编码，如EQ、NE等。n：指令操作符编码，如LDR、STR等。 nS：决定指令的执行是否影响CPRS 的值。 n：包含第一个源操作数的寄存器编码。n：目标寄存器编码。n：第二个源操作数。ARM 指令语法格式中，中的内容是必需的，而中的内容 是可选的。4ARM指令的条件码域大多ARM指令都可以条件执行，也就是根据 CPSR中条件码的状态决定是否执行该指令。只有在 CPSR 中的条件码标志满足指定的条件时，带条件码 的指令才可以执行，否则指令被忽略（相当于一条空 操作NOP指令）。每一条ARM指令编码中包含4位的 条件码，位于指令编码的最高4位31

3、:28。条件码 共有16种，每种条件码可用两个字符（条件码的助记 符）表示，这两个字符可以添加在指令助记符的后面 和指令同时使用。在16种条件标志码中，只有15种 可以使用，第16种（1111）为系统保留，暂时不能 使用。 5ARM指令的条件码域 ARM指令的条件域63.2 ARM寻址方式o立即寻址 例：ADD R0 ， R0 ， 0x1 ； R0 R01 ADD R0 ， R0 ， 0x3f ；R0 R00x3f在以上两条指令中，第二个源操作数即为立即数，要求以“”为 前缀，对于以十六进制表示的立即数，还要求在“”后加上“0x” 。o寄存器寻址 寄存器寻址就是利用寄存器中的数值作为操作数 。

4、例：ADD R0 ， R1 ， R2 ； R0 R1R2 o寄存器间接寻址 寄存器间接寻址就是以寄存器中的值作为操作数的地址，而操作数 本 身存放在存储器中 。例： LDR R0，R1 ； R0 R1 STR R0，R1 ；R1 R0 7寄存器寻址中第二操作数移位方式 oLSR：逻辑右移，空出的最高有效位用0填充。oLSL：逻辑左移，空出的最低有效位用0填充。oASL：算术左移，由于左移空出的有效位用0填充.oASR：算术右移，算术移位的对象是带符号数，移位过程中必须 保持操作数的符号不变。如果源操作数是正数，空出的最高有效 位用0填充，如果是负数用1填充。 oROR：循环右移，移出的字的最低

5、有效位依次填入空出的最高有 效位。oRRX：带扩展的循环右移。将寄存器的内容循环右移1位，空位 用原来C标志位填充。o寄存器移位寻址 ADD R3,R2,R1,LSL #2; R3R2+4*R1 ADD R3,R2,R1,LSL R4; R3R2+R1*2*R483.2 ARM寻址方式o基址变址寻址 基址变址寻址就是将寄存器（该寄存器一般称作基址寄存器）的内容与指令中 给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。变址寻址方式常用于 访问某基地址附近的地址单元。例： LDR R0 ， R1 ， 4 ； R0 R14 前变址模式 LDR R0 ， R1 ， 4 ！ ； R0 R14、自动变

6、址模式 ； R1R14LDR R0 ， R1 ， 4 ； R0 R1、R1R14 后变址模式 LDR R0 ， R1 ， R2 ； R0 R1R2 基地加索引寻址 o多寄存器寻址 采用多寄存器寻址方式，一条指令可以完成多个寄存器值的传送。这种寻址方 式可以用一条指令完成传送最多 16 个通用寄存器的值。例： LDMIA R0 ， R1 ， R2 ， R3 ， R4 ； R1 R0、R2 R04、R3 R08、R4R012 93.2 ARM寻址方式o相对寻址 相对寻址可以认为是基地址为程序计数器PC的当前值，偏移量 为 目的地址和现行指令地址之间差的基址变址寻址，将PC的值与偏移量 相加之后得到

7、操作数的有效地址。以下程序段完成子程序的调用和返 回，跳转指令BL采用了相对寻址方式。例：BL NEXT ；跳转到子程序 NEXT 处执行 NEXT MOV PC，LR ；从子程序返回103.2 ARM寻址方式F堆栈是一种数据结构，按先进后出（First In Last Out，FILO ）的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的 操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。指向堆栈的地址寄存器称为 堆栈指针（SP）。F当堆栈指针指向最后压入堆栈的数据或指向第一个要读出的数据 时，称为满堆栈（Full Stack），而当堆栈指针指向最后压入堆 栈的数据的上一个或下一个空位置时，称为空堆栈（E

8、mpty Stack）。F访问存储器时，存储器的地址向高地址方向生长，称为递增堆栈 （ascending stack）。 存储器的地址向低地址方向生长，称 为递减堆栈（descending stack）。113.2 ARM寻址方式o堆栈寻址 ARM 微处理器支持这四种类型的堆栈工作方式 n满递增堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据，且由低地址向高地 址生成。 n满递减堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据，且由高地址向低地 址生成。 n空递增堆栈：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由 低地址向高地址生成。 n空递减堆栈：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由 高地址向低地址生成。 例：ST

9、MFD R13!,R0,R4-R12,LR ;将寄存器列表中的寄存器（R0，R4到 ;R12，LR）内容存入堆栈。LDMFD R13!,R0,R4-R12,PC ;将堆栈内容恢复到寄存器（R0，R4到 ;R12，PC）中。123.3 ARM指令集ARM指令集的种类n跳转指令n数据处理指令 n乘法指令与乘加指令 n程序状态寄存器访问指令 n加载/存储指令 n批量数据加载/存储指令n数据交换指令 n移位指令 n协处理器指令 n异常产生指令 133.3 ARM指令集跳转指令跳转指令用于实现程序流程的跳转，在 ARM 程序中有两种方法可以实现 程 序流程的跳转： n使用专门的跳转指令。 n直接向程序计

10、数器 PC 写入跳转地址值。 四种跳转指令nB 跳转指令（前后32MB 的地址空间）。指令编码中的跳转地址值 是相对当前PC值的一个偏移量，经汇编器计算得到跳转的绝对地址。 nBL 带返回的跳转指令。BL指令在执行跳转的同时将转移指令的下一条 指令的地址复制到当前处理器模式下的链接寄存器LR中，这一般用于 子程序的调用和返回。 nBLX 带返回和状态切换的跳转指令nBX 带状态切换的跳转指令 例： 1.CMP R1 ， 0 BEQ Label 2.BX R7 ;跳转到R7的值指定的地址，并根据R7的最低位切换处理器状态143.3 ARM指令集数据处理指令 数据处理指令分类n数据传送指令n比较指

11、令 n算术逻辑运算指令 数据传送指令nMOV 数据传送指令 nMVN 数据取反传送指令 例： MOV R1 ， R0 ；将寄存器 R0 的值传送到寄存器 R1 MOV R1 ， R0 ， LSL 3 ；将寄存器 R0 的值左移 3 位后传送 ；到R1 。 MVN R0 ， 0 ；将立即数 0 取反传送到寄存器 R0 中，完成后 ；R0=1。 MOVS R2，#0x10 ;R2= #0x10,并影响标志位。 MVNS R2，#0xFF ;R20Xffff00，并影响标志位。153.3 ARM指令集数据处理指令 比较指令nCMP 比较指令 nCMN 反值比较指令 nTST 位测试指令 nTEQ 相

12、等测试指令 例： CMP R1 ， 100 ；将寄存器 R1 的值与立即数 100 相减，并根；据结果设置 CPSR 的标志位。 CMN R1 ， R0 ；将寄存器 R1 的值与寄存器 R0 的值相加，并根 ；据结果设置 CPSR 的标志位。 TST R1 ， 0xffe ；将寄存器 R1 的值与立即数 0xffe 按位与，；并根据结果设置 CPSR 的标志位。 TEQ R1 ， R2 ；将寄存器 R1 的值与寄存器 R2 的值按位异或， 并；根据结果设置 CPSR 的标志位，比较R1与R2是 否 ；相等 163.3 ARM指令集数据处理指令 算术运算指令 nADD 加法指令 nADC 带进位

13、加法指令，加上CPSR中的C条件标志位的值 nSUB 减法指令 nSBC 带借位减法指令 nRSB 逆向减法指令 nRSC 带借位的逆向减法指令 例：oADD R0 ， R1 ， #256 ； R0 = R1 + 256 oSUB R0 ， R1 ， R2 ； R0 = R1 - R2 oRSB R0 ， R2 ， R3 ， LSL#1 ； R0 = (R3 1) - R2 oSUBS R0,R0,R2SBC R1,R1,R3 ;用SBC实现64位减法，(R1,R0)=(R1,R0)-;(R3,R2)173.3 ARM指令集数据处理指令 逻辑运算指令nAND 按位与指令 nORR 按位或指令

14、nEOR 按位异或指令 nBIC 位清除指令 例：oAND R0 ，R0 ，3 ；该指令保持 R0 的 0 、1 位，其余位清 零oORR R0 ，R0 ，3 ；该指令设置 R0 的 0 、1 位，其余位保持 ；不变。 oEOR R0 ，R0 ，3 ；该指令反转 R0 的 0 、1 位，其余位保持；不变 oBIC R0，R0，#0x1F；该指令清除 R0 中低5位，其余的位保持；不变。183.3 ARM指令集乘法指令与乘加指令 乘法指令与乘加指令共有以下 6 条： nMUL 32 位乘法指令 nMLA 32 位乘加指令 nSMULL 64 位有符号数乘法指令 nSMLAL 64 位有符号数乘加

15、指令 nUMULL 64 位无符号数乘法指令 nUMLAL 64 位无符号数乘加指令 例：oMUL R0 ， R1 ， R2 ； R0 = R1 R2 oMULS R0 ， R1 ， R2 ； R0 = R1 R2 ，同时设置 CPSR 中；的相关条件标志位oMLA R0 ， R1 ， R2 ， R3 ； R0 = R1 R2 + R3 oSMULL R0，R1，R2，R3；R0=（ R2 R3 ）的低 32位R1 = ；（ R2 R3 ）的高32 位。193.3 ARM指令集程序状态寄存器访问指令 程序状态寄存器访问指令包括以下2条：nMRS 程序状态寄存器到通用寄存器的数据传送指令 nMSR 通用寄存器到程序状态寄存器的数据传送指令 例：oMRS R0 ， CPSR ；传送 CPSR 的内容到 R0 oMRS R0 ， SPSR ；传送 SPSR 的内容到 R0 oMSR CPSR ， R0 ；传送 R0 的内容到 CPSR oMSR SPSR ， R0 ；传送 R0 的内容到 SPSR oMSR CPSR_c ， R0 ；传送 R0 的内容到 SPSR ，但仅仅；修改 CPSR 中的控制位域 PSR的控制域： 位31：24为条件标志位域，用f 表示；