ARM匯編指令詳解1
加入技術(shù)交流群
Code Warrior IDE提供了一個(gè)簡(jiǎn)單通用的圖形化用戶(hù)界面用于管理項目?？梢砸訟RM處理器為對象，利用CodeWarrior IDE開(kāi)發(fā)C、C++和ARM匯編代碼。
AXD是ADS軟件中獨立于CodeWarrior IDE的圖形軟件，AXD用于對程序進(jìn)行調試。（和Jlink一起使用）
工作狀態(tài)
從編程的角度看，ARM微處理器的工作狀態(tài)一般有兩種，并可在兩種狀態(tài)之間切換：
- ARM狀態(tài)，此時(shí)處理器執行的是32位的字對齊的ARM指令。
- Thumb狀態(tài)，此時(shí)處理器執行的是16位半字對齊的Thumb指令。
在程序執行過(guò)程中，微處理器可以隨時(shí)在兩種工作狀態(tài)之間切換，并且，處理器工作狀態(tài)的轉變并不影響處理器的工作模式和相應寄存器中的內容。
存儲器格式
ARM體系結構將存儲器看作是從零地址開(kāi)始的字節的線(xiàn)性組合。從零字節到三字節放置第一個(gè)存儲的字（32位）數據，從第四個(gè)字節到第七個(gè)字節放置第二個(gè)存儲的字數據，依次排列。作為32位的微處理器，ARM體系結構所支持的最大尋址空間是4G。
ARM體系結構可以用兩種方式來(lái)存儲字數據，稱(chēng)之為大端格式和小端格式。
- 大端格式：字數據的高字節存儲在低地址上，而低字節存儲在高地址上。
- 小端格式：字數據的高字節存儲在高地址上，而低字節存儲在低地址上。
ARM微處理器的指令長(cháng)度可以是32位（在A(yíng)RM狀態(tài)下），也可以為16位（在Thumb狀態(tài)下）。ARM微處理器中支持字節（8位）、半字（16位）、字（32位）三種數據類(lèi)型，
ARM支持7中工作模式，分別為：
1、用戶(hù)模式（Usr）：用于正常執行程序
2、快速中斷模式（FIQ）：用于高速數據傳輸
3、外部中斷模式（IRQ）：用于通常的中斷處理
4、管理模式（svc）：操作系統使用的保護模式
5、數據訪(fǎng)問(wèn)終止模式（abt）：當數據或指令預取終止時(shí)進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲及存儲保護。
6、系統模式（sys）：運行具有特權的操作系統任務(wù)。
7、未定義指令中止模式（und）：當未定義的指令執行時(shí)進(jìn)入該模式，可用于支持硬件
ARM微處理器的工作模式可以通過(guò)軟件改變，也可以通過(guò)外部中斷或異常處理改變。應用程序運行在用戶(hù)模式下，當處理器運行在用戶(hù)模式下時(shí)，某些被保護的系統資源是不能被訪(fǎng)問(wèn)的。
除用戶(hù)模式以外，其余六種模式稱(chēng)為非用戶(hù)模式或特權模式；其中除用戶(hù)模式和系統模式外的5種又稱(chēng)為異常模式，常用于處理中斷或異常，以及需要訪(fǎng)問(wèn)受保護的系統資源等情況。
ARM的寄存器
ARM微處理器共有37個(gè)32位寄存器，其中31個(gè)通用寄存器，6個(gè)為狀態(tài)寄存器。但是這些寄存器不能被同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)，具體哪些寄存器可以訪(fǎng)問(wèn)，取決于A(yíng)RM工作狀態(tài)及具體的運行模式。但在任何時(shí)候，通用寄存器R14-R0、程序計數器PC、一個(gè)狀態(tài)寄存器都是可以訪(fǎng)問(wèn)的。
寄存器（ARM狀態(tài)）：在A(yíng)RM工作狀態(tài)下，任一時(shí)刻可以訪(fǎng)問(wèn)16個(gè)通用寄存器和一到兩個(gè)狀態(tài)寄存器。在非用戶(hù)模式下（特權模式）下，則可訪(fǎng)問(wèn)到特定模式分組寄存器，具體見(jiàn)圖：
寄存器（Thumb狀態(tài)）：是ARM狀態(tài)下寄存器集的一個(gè)子集，程序可以直接訪(fǎng)問(wèn)8個(gè)通用寄存器（R7-R0）、程序計數器（PC）、堆棧指針（SP）、連接寄存器（LR）和CPSR。具體見(jiàn)下頁(yè)圖：
Thumb狀態(tài)下的寄存器組織與ARM狀態(tài)下的寄存器組織的關(guān)系：
- Thumb狀態(tài)下和ARM狀態(tài)下的R0-R7是相同的。
- Thumb狀態(tài)下和ARM狀態(tài)下的CPSR和SPSR是相同的。
- Thumb狀態(tài)下的SP對應于A(yíng)RM狀態(tài)下的R13。
- Thumb狀態(tài)下的LR對應于A(yíng)RM狀態(tài)下的R14。
- Thumb狀態(tài)下的程序計數器PC對應于A(yíng)RM狀態(tài)下R15。
不分組寄存器（The unbanked registers）
R0—R7
分組寄存器（The banked registers）
R8—R14
程序計數器：
R15（PC）
- R0-R7是不分組寄存器。這意味著(zhù)在所有處理器模式下，訪(fǎng)問(wèn)的都是同一個(gè)物理寄存器。未分組寄存器沒(méi)有被系統用于特別的用途，任何可采用通用寄存器的應用場(chǎng)合都可以使用未分組寄存器。
- 分組寄存器R8-R12
- 分組寄存器R13、R14.
R13通常用做堆棧指針SP，R14用作子程序鏈接寄存器，指向函數的返回地址。 - R15是程序計數器，也稱(chēng)為PC。其值等于當前正在執行的指令的地址+8（因為在取址和執行之間多了一個(gè)譯碼的階段）。
狀態(tài)寄存器：
ARM所有工作模式下都可以訪(fǎng)問(wèn)程序狀態(tài)寄存器CPSR。CPSR包含條件碼標志、中斷禁止位、當前處理器模式以及其它狀態(tài)和控制信息。CPSR在每種異常模式下都有一個(gè)對應的物理寄存器—程序狀態(tài)保存寄存器SPSR。當異常出現時(shí)，SPSR用于保存CPSR的值，以便異常返回后恢復異常發(fā)生時(shí)的工作狀態(tài)。
ARM的尋址方式：
所謂尋址方式就是處理器根據指令中給出的地址信息來(lái)尋找物理地址的方式。
立即尋址：操作數本身就在指令中給出。
ADD R0, R0，#1
ADDR0，R0，#0x3f
第二個(gè)源操作數即為立即數，要求以“#”為前綴。
寄存器尋址：利用寄存器中的數值作為操作數。
ADDR0，R1，R2
寄存器間接尋址：以寄存器中的值作為操作數的地址，而操作數本身存放在存儲器中。
ADDR0，R1，[R2]
LDR
基址變址尋址：將寄存器（該寄存器一般稱(chēng)為基址寄存器）的內容與指令中的給出的地址偏移量相加，從而得到一個(gè)操作數的有效地址。
LDRR0，[R1，#4]
LDRR0，[R1，#4]!
LDR R0，[R1],#4
LDR R0, [R1,R2]
多寄存器尋址：一條指令可以完成多個(gè)寄存器值的傳送。最多實(shí)現16個(gè)通用寄存器值得傳送。
LDMIAR0，{R1，R2，R3，R4}
該指令的后綴IA表示在每次執行完加載后，R0按字長(cháng)增加，因此，指令可將連續存儲單元的值傳送到R1 -R4。
相對尋址：以程序計數器PC的當前值為基地址，指令中的地址標號作為偏移量，將兩者相加之后得到操作數的有效地址。
BLNEXT
......
NEXT
......
MOV PC,LR
堆棧尋址：堆棧是一種數據結構，使用一個(gè)稱(chēng)作堆棧指針的專(zhuān)用寄存器指示當前的操作位置，堆棧指針總是指向棧頂。
遞增堆棧：向高地址方向生長(cháng)
遞減堆棧：向低地址方向生長(cháng)
滿(mǎn)堆棧：堆棧指針指向最后壓入堆棧的有效數據項
空堆棧：堆棧指針指向下一個(gè)要放入數據的空位置
ARM指令集
跳轉指令：實(shí)現程序流程的跳轉，1.使用專(zhuān)門(mén)的跳轉指令。2.直接向程序計數器PC寫(xiě)入跳轉地址值。（跳轉之前結合使用 MOV LR,PC.保存將來(lái)返回地址值，從而實(shí)現在4G連續的線(xiàn)性地址空間的子程序調用。）
指令：B、BL、BLX、BX
B{條件}
B Label
程序無(wú)條件跳轉到標號Label處執行
CMP
BEQ Label
當CPSR寄存器中的Z條件碼置位時(shí)，程序跳轉到標號Label處執行。
BL{條件} 目標地址
在跳轉之前，會(huì )在寄存器R14中保存PC當前值。
BLX 目標地址
從ARM指令集跳轉到指令中所指定的目標地址，并將處理器的工作狀態(tài)由ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)，該指令同時(shí)將PC的當前內容保存到寄存器R14中。因此，當子程序使用Thumb指令集，而調用者使用ARM指令集時(shí)，可以通過(guò)BLX指令實(shí)現子程序的調用和處理器工作狀態(tài)的切換。同時(shí)，子程序的返回可以通過(guò)將寄存器R14值到PC中來(lái)完成。
BX{條件} 目標地址
目標地址可以是ARM指令，也可以是Thumb指令。
B
BL
BLX
BX
數據處理指令：數據傳送指令、算術(shù)邏輯運算指令和比較指令
MOV{條件}{S} 目的寄存器，源操作數
MOV指令完成從另一個(gè)寄存器、被移位的寄存器或進(jìn)一個(gè)立即數加載到目的寄存器。其中S選項決定指令的操作是否影響CPSR中條件標志位的值，當沒(méi)有S時(shí)指令不更新CPSR中條件標志位的值。
MOV R1, R0，LSL#3
MVN{條件}{S} 目的寄存器，源操作數
MVN指令可完成從另一個(gè)寄存器、被移位的寄存器、或將一個(gè)立即數加載到目的寄存器。與MOV指令不同之處是在傳送之前按位被取反了，即把一個(gè)被取反的值傳送到目的寄存器中。其中S決定指令的操作是否影響CPSR中條件標志位的值，當沒(méi)有S時(shí)指令不更新CPSR中條件標志位的值。
MVNR0，#0xff
CMP{條件}操作數1，操作數2
CMP指令用于把一個(gè)寄存器的內容和另一個(gè)寄存器的內容或立即數進(jìn)行比較，同時(shí)更新CPSR中條件標志位的值。該指令進(jìn)行一次減法運算，但不存儲結果，只更改條件標志位。標志位表示的是操作數1與操作數2的關(guān)系（大、小、相等），例如，當操作數1大于操作數2時(shí)，此后的有GT后綴的指令將可以執行。
CMP R1，R0
CMPR1，#100
TST{條件} 操作數1，操作數2
TST指令用于把一個(gè)寄存器的內容和另一個(gè)寄存器的內容或立即數進(jìn)行按位的與運算，并根據運算結果更新CPSR中條件標志位的值。操作數1是要測試的數據，而操作數2是一個(gè)位掩碼（掩碼是一串二進(jìn)制代碼對目標字段進(jìn)行位與運算，屏蔽當前的輸入位），根據測試結果設置相應標志位。當位與結果為0時(shí)，EQ位被設置。
TSTR1，#%1
ADD{條件}{S} 目的寄存器，操作數1，操作數2
ADD指令用于把兩個(gè)操作數相加，并將結果存放到目的寄存器中。操作數1應是一個(gè)寄存器，操作數2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數。
ADDR0，R1，R2，LSL#1
SUB{條件}{S} 目的寄存器，操作數1，操作數2
SUB指令用于把操作數1減去操作數2，并將結果存放到目的寄存器中。操作數1應是一個(gè)寄存器，操作數2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數。
SUBR0，R2，R3，LSL#1
AND{條件}{S} 目的寄存器，操作數1，操作數2
AND指令用于在兩個(gè)操作數上進(jìn)行邏輯與運算，并把結果放置到目的寄存器中。操作數1應是一個(gè)寄存器，操作數2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數。該指令常用于屏蔽操作數1的某些位。
ANDR0，R0，#3
ORR{條件}{S} 目的寄存器，操作數1，操作數2
ORR指令用于在兩個(gè)操作數上進(jìn)行邏輯或運算，并把結果放置到目的寄存器中。操作數1應是一個(gè)寄存器，操作數2應是一個(gè)寄存器，被移位寄存器，或一個(gè)立即數。該指令常用于設置操作數1的某些位。
ORRR0，R0，#3
BIC{cond}{S} Rd,Rn,operand2
BIC指令用于清除Rn中的某些位，并把結果存放在Rd中，操作數operand2為32位的掩碼，如果掩碼中設置了某一位為1，則清除這一位。
BICR0，R0，#11
MUL{條件}{S}
MUL指令完成將操作數1與操作數2的乘法運算并把結果放置到目的寄存器中，同時(shí)可以根據運算結果設置CPSR中相應的條件標志位。其中，操作數1和操作數2均為32位的有符號數或無(wú)符號數。
MUL
MULS
程序狀態(tài)寄存器訪(fǎng)問(wèn)指令
ARM微處理器支持程序狀態(tài)寄存器訪(fǎng)問(wèn)指令，用于在程序狀態(tài)寄存器和通用寄存器之間傳送數據。
MRS{條件} 通用寄存器，程序狀態(tài)寄存器（CPSR或SPSR）
MRS的用處是將狀態(tài)寄存器中的內容傳遞到通用寄存器中。
1、當需要修改程序狀態(tài)寄存器中內容時(shí)，可用MRS進(jìn)程序狀態(tài)寄存器的內容讀入到通用寄存器，修改后再寫(xiě)回程序狀態(tài)寄存器。
2、當在異常處理或進(jìn)程切換時(shí)，需要保存程序狀態(tài)寄存器的值，可先用MRS讀出程序狀態(tài)寄存器的值，然后保存。
MRS R0,CPSR
MSR{條件}程序狀態(tài)寄存器（CPSR或SPSR)_<域>，操作數
MSR指令用于將操作數的內容傳遞到程序狀態(tài)寄存器的特定域中。其中，操作時(shí)可以是通用寄存器或立即數。<域>用于設置程序狀態(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]為條件標志位域，用f表示；
位[15:8]為擴展位域，用x表示；
MSR CPSR,R0
MSRCPSR_c，R0
評論