第3章 3.3 ARM指令及应用程序设计--数据传送指令.

（6）多寄存器寻址
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，如：
LDMIA R0!，{R1—R4}
; R1 ; R2 ; R3 ; R4
[R0] [R0+4] [R0+8] [R0+12]
该指令的后缀IA表示在每次执行完加载/存储操作后，R0按字长度 增加，因此，指令可将连续存储单元的值传送到R1~R4。
;入栈 ;出栈
嵌入式技术基础
3.2 ARM指令寻址方式
（8）相对寻址 以程序计数器 PC 的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移
量，将两者相加之后得到操作数的有效地址。 以下程序段完成子程序调用的返回，跳转指令BL采用了相对寻址
方式，如： BL NEXT …
NEXT MOV R1，#1 … MOV PC，LR
BL{条件} 目标地址
如：
BL DELAY
BL指令执行跳转操作的同时，还将PC的值保存到LR寄存器中， ARM使用BL实现待返回值的跳转功能。
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3.3 ARM指令集
3、BX指令 BX指令是带状态切换的跳转指令，只有当条件完全符合时才执
行。 指令格式如下： BX{条件} 目标地址 跳转到目标地址指定的地址执行程序，若目标地址的位[0]为1，则
[27:20]：指令代 码域
[19:16]：地址基 址Rn域
[15:12]：目标或 源寄存器Rd域
[11:0]：地址偏移 或操作寄存器 、操作数区域
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3.1 ARM指令系统简介
◆ 指令的条件域： 当处理器工作在ARM状态时，几乎所有的指令均根据CPSR中条件
码的状态和指令的条件域有条件的执行。 当指令的执行条件满足时，指令被执行，否则指令被忽略。 每一条ARM指令包含4位的条件码，位于指令的最高4位[31:28]。 每种条件码可用两个字符表示，这两个字符可以添加在指令助记

(2)ARM指令的条件码(续)
1000 1001 1010 1011 HI LS GE LT C置位且Z清0 C清0或Z置位 N等于V N不等于V 无符号高于 无符号低于或等于 有符号大于或等于 有符号小于
1100 1101 1110 1111
GT LE AL NV
Z清0且N等于V Z置位或N不等于V 任何状态 无
堆栈和块拷贝角度的多寄存器加载和存储指令映射堆栈用一般数据存取堆栈用一般数据存取l位存取位存取p位前变址位前变址后变址u位加位加减空向下生长型之前增量减空向下生长型之前增量ldmedldmib111满向下生长型之后增量ldmfdldmia101空向上生长型之前增量ldmealdmdb110满向上生长型之后增量ldmfaldmda100满向上生长型之前增量stmfastmib011空向上生长型之后增量stmeastmia001空向下生长型之前增量stmfdstmdb010满向下生长型之后增量stmedstmda000328相对寻址?相对寻址是变址寻址的一种变通由程序计数器pc提供基地址





(2) ARM指令的条件码
0000 EQ Z置位 相等/等于0
0001
0010
NE
CS/HS
Z清0
C置位
0011 0100 0101 0110 0111
CC/LO MI PL VS VC
C清0 N置位 N清0 V置位 V清0
不等 进位/无符号高于或 等于 无进位/无符号低于 负数 非负数 溢出 无溢出
逻辑移位





LSL：逻辑左移（Logical Shift Left）。寄存器中字的低 端空出的位补0。 · LSR：逻辑右移（Logical Shift Right）。寄存器中字的 高端空出的位补0。 · ASR：算术右移（Arithmetic Shift Right）。算术移位的 对象是带符号数，在移位过程中必须保持操作数的符号 不变。若源操作数为正数，则字的高端空出的位补0。若 源操作数为负数，则字的高端空出的位补1。 · ROR：循环右移（Rotate Right）。从字的最低端移出的 位填入字的高端空出的位。 · RRX：扩展为1的循环右移（Rotate Right Extended by 1 place）。操作数右移一位，空位（位[31]）用原C标志 填充。

；读取R1地址上的存储器单元内容，即R0←[R1]，无条件执行
Lable
；跳转指令B，执行条件EQ，即相等则程序跳转到Lable处
R1，R1，R2 ；加法指令，R1 + R2→R1，即R1 + R2的结果送给R1
R1，R1，#1 ；加法指令，R1 + 1→R1，并影响状态寄存器（S）
第3条指令的R2和第4条指令的#1都是第二操作数。 第二操作数可以是：
和逻辑运算的单纯移位操作，操作数乘以2n可以 用左移n位来实现 ④ 当PC（R15）用作目的寄 存器时，可以实现程序跳转。如“MOV PC， LR”，所以这种跳转可以实现子程序调用及从子 程序返回，代替指令“B，BL” ⑤ 当PC作为目标 寄存器且指令中S位被设置时，指令在执行跳转 操作的同时，将当前处理器模式的SPSR寄存器 的内容复制到CPSR中。这种指令“MOVS PC LR”可以实现从某些异常中断中返回。
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2.6 其他后缀
④ 索引后缀与堆栈后缀 索引后缀包括IA、IB、DA、DB； 堆栈后缀包括FD、ED、FA、EA。 这些后缀用于多寄存器加载/存储指令。
⑤ T后缀 T后缀含义是：指令在特权模式下对存储器的访问，将被存储器看成是 用户模式的访问。 T后缀一般只用在字传送和无符号字节传送中。
SUB R0，R0，#1 ；将R0减1，结果放入R0 MOV R0，#0xFF ；将立即数0xFF装入R0寄存器
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2.2 寄存器寻址
寄存器寻址是指：操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段 指出的是寄存器的编号，指令执行时直接取出寄存器值来操作。
例：寄存器寻址举例
MOV R1， R2
；将R2的值存入R1中

3.2.1 ARM微处理器的应用领域
在前面提到ARM已经渗透到许多的应用领域。 1．工业控制 2．无线通信 3．网络应用 4．消费电子产品
3.2.2 ARM的功能特点
ARM核心的处理器采用RISC体系结构，具有以下优点 ：
芯片体积小，功耗低，制造成本低，性能优异 支持Thumb（16位）和ARM（32位）两种指令集，8 位和16位设备兼容性好 由于采用RISC架构，在内部大量使用寄存器，执行指 令速度快 大部分的指令都是操作寄存器，只有很少指令会访问外 部内存 采用多级流水线结构处理速度快 支持多种寻址方式，数据存取方式灵活 指令长度固定，便于编译器操作以及执行指令
3.3.1 算术运算指令
3．SUB指令
格式：SUB{条件}{S} <dest>, <op_1>, <op_2> 存器，op_1和op_2是操作数
dest = op_1 - op_2
//dest是目的寄
SUB R0, R1, R2 ; R0 = R1 - R2 SUB R0, R1, #256 ; R0 = R1 - 256 SUB R0, R2, R3,LSL#1 ; R0 = R2 - (R3 << 1)
3.4 ARM的结构
基于ARM的芯片有许多，功能结构也不同，但是最基本 的是ARM核。无论学习哪种ARM类型的处理器，基本的内 容都是一样的。本节介绍ARM体系结构。内容相对比较抽象 ，读者可以在后面的开发过程中结合本节知识深入体会。
3.4.1 ARM体系结构的命名方法
ARM体系结构的命名可以分成两部分，一部分是ARM体系版 本的命名，另一部分是ARM体系版本的处理器命名。ARM体系到 目前一共发布了9个系列的版本，每种版本都可以支持不同的指令 集和特殊功能。

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3.2 ARM指令的 寻址方式
堆栈寻址和多寄存器寻址有很多相似之处，可以说 堆栈寻址是多寄存器寻址的特例，堆栈操作的指令
也有一一对应的多寄存器访问指令，如下表所示。
递增 满 先增 增值 后增 先减 减值 后减 LDMDA LDMFA STMIB STMFA STMIA LDMIA 空 满 递减 空 LDMIB LDMED
、后索引偏移和自动索引之分。
零偏移----实际上就是寄存器间接寻址 前索引偏移: LDR R2, [R3, #0X12] ; [(R3)+ #0X12]送R2，R3值不变 后索引偏移: STR R2, [R3], #0X12; R2送[R3]，R3+0X12送R3 自动索引: LDR R2, [R3,#0X12]!; [(R3)+ #0X12]送R2，R3+0X12送R3
存储器 R2 0X00009000 0X00009000
0X20
R1
0X20
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3.2 ARM指令的寻址方式
（6）基址变址寻址
基址变址寻址是指操作数的有效地址是由寄存器的内容加
上指令中给出的变址来确定的；
操作数所在存储单元的基地址由寄存器给出，这个寄存器 就叫做基址寄存器。 变址既可以以立即数形式给出，也可以由寄存器来提供。
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3.2 ARM指令的寻址方式
所谓寻址方式就是人们根据操作数所在位置、数据 类型及其数据结构的不同，人为规定的根据指令中
给出的信息找出操作数有效地址的方式。
根据操作数的种类不同，ARM寻址方式可以分为
数据操作数寻址方式和地址操作数寻址方式两大类
，其中，数据操作数又有立即数、寄存器操作数、 存储器操作数和I/O操作数之分。 操作的对象不同，所用的寻址方式也不同。

低8位
R0 <－> [R1]
精品资料
3.3.5 协处理器指令(zhǐlìng) 返回
ARM协处理器指令包括(bāokuò)5条： CDP（协处理器数操作指令） LDC（协处理器数据加载指令） STC（协处理器数据存储指令） MCR（ARM处理器寄存器到协处理器寄存器
的数据传送指令） MRC（协处理器寄存器到ARM处理器寄存器
数据处理指令(zhǐlìng)
数 据 处 理 指 令
指令格式 MOV Rd,#imm_8 MOV Rd,Rn MVN Rd,Rn NEG Rd,Rn ADD Rd Rn,#imm_3 ADD Rd,Rn,Rm ADD Rd,#imm_8 ADC Rd,Rn
SUB Rd,Rn,imm_3 SUB Rd,Rn,Rm SUB Rd,#imm_8 SBC Rd,Rn MUL Rd,Rn AND Rd,Rn ORR Rd,Rn EOR Rd,Rn BIC Rd,Rn ASR Rd,Rn ASR Rd,Rn,imm_5 LSL Rd,Rn LSL Rd,Rn,imm_5 LSR Rd,Rn LSR Rd,Rn,imm_5 ROR Rd,Rn CMP Rn,Rm CMP Rn,imm_8 CMN Rn,Rm TST Rn,Rm
1000
HI
C置位Z清零
无符号数大于
1001
LS
C清零Z置位
无符号数小于或等于
1010
GE
N等于V
带符号数大于或等于
1011
LT
N不等于V
带符号数小于
1100
GT
Z清零且（N等于V）
带符号数大于
1101
LE
Z置位或（N不等于V）
带符号数小于或等于

LOOP
是Z为0
ARM技术及应用
第二章 ARM指令集
3.4 ARM指令集------L/S指令 基本指令：LDR，STR 批量处理：LDM，STM (1)目的：连续的存储单元 多个寄存器 (2)常见场合：入栈/出栈 例：STMDB R1!,{R3-R6,R11,R12} ;mem32[R1-4] R3 ;…….. ; mem32[R1-24] R12 ;R1 R1-24
4.基址加偏址寻址
(1)前变址 例：LDR R0,[R1,#4] (2)自动变址 例：LDR R0,[R1+4]! (3)后变址 例：LDR R0,[R1],#4 (4)偏移地址 例：LDR R0,[R1,R2] LDR R0,[R1,R2,LSL #2] ; R0 mem32[R1+4] ; R0 mem32[R1+4] ; R1 R1+4 ; R0 mem32[R1] ; R1 R1+4 ; R0 mem32[R1+R2] ; R0 mem32[R1+R2*4]
ARM技术及应用
第二章 ARM指令集
(5)测试类指令 TST：按位与操作，根据结果更新条件码标志位，但不 保存减的结果(与ANDS比较) TEQ：与EORS比较 注意： 测试指令会更新CPSR中的条件标志位，不需 要有后缀S；
ARM技术及应用
第二章 ARM指令集
(6)乘法指令 MUL：简单的32位乘； MLA：3操作数，将操作数1与操作数2相乘加操作数3 放入目的寄存器； 例：MLA Rd，Rm，Rs，Rn ;Rm和Rs相乘，结果加 上Rn的值给Rd 注意：R15不能使用，Rd和Rm不能是一个寄存器！
ARM技术及应用
第二章 ARM指令集

寄存器前索引寻址 （Register post-indexed）
带移位的寄存器前索引寻址 （Scaled register pre-indexed）
格 式
模 式 立即数后索引寻址 （Immediate post-indeded） 寄存器后索引寻址 （Register post-indexed） 带移位的寄存器后索引寻址 （Scaled register post-indexed）
表3-3 杂类Load/Store指令的寻址方式 格 式 模 式 立即数偏移寻址 （Immediate offset） 寄存器偏移寻址 （Register offset） 立即数前索引寻址 （Immediate pre-indexed） 寄存器前索引寻址 （Register post-indexed）
LDMDB
LDMIB STMDA STMIA STMDB STMIB
LDMEA
LDMED STMED STMEA STMFD STMFA
1
1 0 0 0 0
1
1 0 0 1 1
0
1 0 1 0 1
5．协处理器Load/Store寻址方式
协处理器Load/Store指令的语法格式如
下：
<opcode>{<cond>}{L} <coproc>,<CRd>,<addressing_mode>
1．MOV指令
MOV指令是最简单的ARM指令，执行的结 果就是把一个数N送到目标寄存器Rd，其中N可 以是寄存器，也可以是立即数。 MOV指令多用于设置初始值或者在寄存器 间传送数据。 MOV指令将移位码（shifter_operand） 表示的数据传送到目的寄存器Rd，并根据操作 的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

SUBS BNE
R0,#1 Loop1
;R0减1送R0，设置标志位 ;使用了条件码，不为0则分支到标号 ；Loop1处
【例3.3】 使用分支并且连接指令调用不同的子程序。
CMP BLEQ BLGT R0,#0 SUBEQPROG SUBGTPROG ;比较，设置标志位 ;相等，则调用SUBEQ ;大于，则调用SUBGT

算术操作（SUB、RSB、ADD、ADC、SBC、 RSC、CMP、CMN）指令中，每个操作数被看 作32位整数（无符号数或带符号数的2的补码）， 如果指令中S位被置1（并且Rd不是R15），在 发生溢出时，CPSR中的V标志位被设置；C标志 位由ALU的bit[31]产生的进位设置；如果指令操 作结果为全0时，Z标志位被设置；N标志位将 被设置成指令操作结果的bit[31]的值。


有15种可能的条件，每一种由2个字符代替，称 为条件码助记符后缀（简称条件码助记符）， 可以附加在指令助记符后，如表3.1所示。 例如在汇编语言中，分支指令B如果附加条件码 助记符后缀为EQ，写作BEQ，表示相等（即 Z=1）这条指令才执行；如果Z< >1，则这条指 令不被执行，指令被忽略。
3.2 ARM指令
Operan2；如果[31]=1，则全1送Operan2。
· 循环右移（ROR）
每一次移位，将最低位移至CPSR中的C位同时，也移到 最高位，其余各位右移一位。例如对Rm循环右移6次 （ ROR #6），产生结果如图3.7 。
图3.8 扩展循环右移（RRX）
当循环移位为0时的功能特殊，称为扩展循环右移，写作 RRX。即将CPSR中的C位移入Operand2的最高位，原Rm 内容右移一位，Rm的最低位移到CPSR中的C位。

指令进行存取
条件执行：所有指令都可条件执行 指令可以自己决定是否影响标志位
条件执行及标志位**
ARM指令可以通过添加适当的条件码后缀来达到条件 执行的目的。
这样可以提高代码密度，减少分支跳转指令数目，提高性能。
CMP r3,#0
CMP r3,#0
BEQ skip
ADDNE r0,r1,r2
ADD R2,R0,R1,LSR #5
MOV R1,R0,LSL #2
逻辑左移3位
R2 0x01
0x08
R0 0x5058
MOV R0,R2,LSL #311LSL移位操作：0
LSR移位操作：
0
ASR移位操作：
ROR移位操作：
RRX移位操作：
C
3.1 ARM处理器的寻址方式
3.1.2 内存访问指令寻址方式
;送0到R0
ADD R3,R3,＃1 ;R3的值加1
CMP R7,＃1000 ;R7的值和1000比较
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3.1.1 数据处理指令寻址方式
2．寄存器寻址方式
寄存器的值可以被直接用于数据操作指令，这种寻址方 式是各类处理器经常采用的一种方式，也是一种执行效 率较高的寻址方式，如：
MOV R2,R0
后是否改变状态标志 状态标志位只有4位 有两种指令密度 无整数除法指令 大多数ARM指令都可以条件执
行 有适合DSP处理的乘加指令 Load/Store访存体系结构
x86指令集
非规整指令格式 即：非正交指令格式
二地址指令 指令隐含决定运算完毕后是否
改变状态标志 状态标志位有6位 单一指令密度 有整数除法指令 专用条件判断指令进行程序分
下表为所有可能的条件码：
注意:AL为默认状态，不需要单独指出