第3章 ARM指令集

第三章
例如
例如： LDR R8，[R10] ；R8←[R10] LDRNE R2，[R5，#960]！ ；（ 有 条 件 地 ） R2←[R5+960]，R5←R5+960 LDR R0，localdata ；加载一个字到R0寄存 器，该字存 于localdata所指地址处 STR R5，[R7]，#-8！ ；R5→[R7]，R7←R7-8 STRB R0，[R3，-R8 ASR #2] ；R0→[R3-R8/4]， 存储R0的最低有效字节，R3和R8不变
其中：type 必须是下面所列的形式之一： SH 带符号半字（仅对LDR）； H 无符号半字； SB 带符号字节（仅对LDR）。 label 程序相对偏移表达式。偏移量必须是在 当前指令的上下255字节范围内。 offset 加在Rn上的偏移量。其形式是下列两种 之一： ① #expr 是取值范围为-255~+255的整数， 经常是常量或常量表达式。 ② {-} Rm Rm是内含偏移量的寄存器，它不 能是R15。
第三章
存储器访问指令（续）
（3）LDR和STR ----双字：加载/存储两个相邻 的寄存器，64位双字。其句法有4种：
Op {cond} D Rd，[Rn] 零偏移 Op {cond} D Rd，[Rn，offset] {!} 前索引偏移 Op {cond} D Rd，label 程序相对偏移 Op {cond} D {T} Rd，[Rn]，offset 后索引偏移
第三章
存储器访问指令（续）
（1） SWP：在寄存器和存储器之间 进行数据交换，其句法是： SWP {cond} {B} Rd，Rm，[Rn] 其中：B是可选后缀，若有B，则交换字 节，否则交换字。该指令作用是数据从 存储器加裁到Rd中，Rm中的内容存储 到存储器，需交换数据存储单元的首地 址在Rn中。在此，Rd和Rm可以相同， 但Rn必须与Rd、Rm不同。

ARM寻址方式与指令系统ARM编程模型ARM指令格式和寻址方式ARM指令集Thumb指令集机器指令、伪指令和宏指令机器指令：能被处理器直接执行，而伪指令宏和宏指令不能。

机器指令包括ARM指令集和Thumb指令集；伪指令：在源程序汇编期间，由汇编编译器处理。

其作用是为汇编程序完成准备工作；宏指令：在程序中用于调用宏，宏是一段独立的程序代码；在程序汇编时，对宏调用进行展开，用宏体代替宏指令。

ARM处理器模式ARM微处理器支持7种工作模式：用户模式、系统模式、快速中断模式、外部中断模式、管理模式、中止模式、未定义指令模式。

除用户模式之外的其余6种称为非用户模式，或特权模式。

在特权模式中，除系统模式之外的其余5种称为异常模式。

处理器的各种工作模式由当前程序状态寄存器CPSR的低5位M[4:0]决定。

工作模式切换：（1）发生异常，处理器自动改变CPSR中M[4:0]的值，进入相应的工作模式；（2）处理器处于特权模式时，用指令向CPSR的M[4:0]字段写入特定的值，进入相应的工作模式。

用户模式时，不能改变工作模式，除非发生异常。

ARM处理器7种工作模式特权模式异常模式用户和系统模式处理器的工作状态从编程的角度讲，ARM处理器工作在两种状态：ARM状态或Thumb状态。

（1）ARM状态：处理器执行32位的ARM指令集时，工作在这种状态。

（2）Thumb状态：处理器执行16位的thumb指令集时，工作在这种状态。

状态切换：通过跳转指令实现。

ARM的寄存器组织37个寄存器：31个通用寄存器，包括程序计数器PC；6个状态寄存器。

寄存器均为32位，分成7组，各工作模式拥有自己的寄存器组，只能访问自己的寄存器组。

有些寄存器是重叠的，有些是工作模式特有的。

在不同的工作模式和处理器状态下，程序员可以访问的寄存器不尽相同。

ARM状态各模式下的寄存器ARM寄存器分类ARM状态各模式下可以访问的寄存器R0～R7通用寄存器R8～R12的两个分组R13、R14的6个分组堆栈指针寄存器R13（SP）链接寄存器R14（LR）R14（LR）的作用作用：保存返回地址例如：1.程序A执行过程中调用程序B；2.程序跳转至标号Lable，执行程序B。

cond 1 1 1 0 CP Opc L CRn
Rd
CP#
CP 1 GRm 协处理器寄存器传送
cond 1 1 1 1
Ignored by processor
软中断
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
SUBNES R2,R1,#0x20 ；执行条件减法运算，执行条
；件NE，R2←R1- 0x20，影响
；CPSR寄存器(S)
3.2 ARM寻址方式
1.立即寻址 2.寄存器寻址 3.寄存器间接寻址 4.基址加偏址寻址 5.堆栈寻址 6.块拷贝寻址 7.相对寻址
3.2.1 立即寻址
（1）立即寻址也叫立即数寻址，这是一种特殊的寻址
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。 ROR：循环右移，移出的字的最低有效位依次填入空出的最高有效 位。 RRX：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。
3.2.2 寄存器寻址
31
0
31
0
LSL #5ຫໍສະໝຸດ 0000000000
寄存器
R1 0x40000000
第一条指令将以RR01的0x0值00为00地0A5A5址的存储器中的
数据传送到R0中。第二条指令将R0的值传送到以 R1的值为地址的存储器LD中R 。R0,[R1]
3.2.3 寄存器间接寻址
基址变址0寻x4址00就00是00将40 寄0x存00器00（00该ABAB寄存器再R一1将的般称作 基址寄将存R1器作+）#为0的4地作内为容与指R1令0中x4给00出00的00地40 址偏移内量容相加， 从而得地址到址装一装载个载数操数据作据数的有R0效0地x0址00。00变05AB址5AB 寻址方加式上常用于 访问某基地址附近的地址单元。采用变址寻址#0方4 式的指 令又可自以前后动分变变为址址以模模下式式几种LLLDD形DRRR式RR：R000,,,[[[RRR11,1,#]#0,04#4]0]4！

arm架构指令集ARM架构是目前最主流的嵌入式系统架构之一，它具有低功耗、低成本、高性能等优势，深受广大开发者的喜爱。

其中，指令集是ARM 架构的重要组成部分，对开发者而言，掌握各种指令集非常有必要。

接下来，我们将分步骤阐述ARM架构指令集相关的内容。

一、ARM架构概述ARM架构是一种精简指令集架构(RISC)，它最初是由英国的ARM 公司于上世纪80年代初提出的，以应对当时高端嵌入式设备市场的需求。

其设计目标是提高能效和计算速度，并实现高度集成化，同时保持指令集设计的简洁性，方便硬件设计者进行系统优化。

二、ARM架构的指令集1. ARM指令集ARM指令集是最早的ARM体系结构，它由32位指令组成，主要应用于嵌入式系统和移动设备领域，是ARM架构中最主流的指令集。

ARM指令集包含了大量的寄存器和指令，如R0-R15、CMP、ADD等。

2. Thumb指令集Thumb指令集是ARM公司在1994年推出的，它主要是针对内存容量较小、功耗控制要求高的环境下使用，它采用16位指令长度，相较于常用的32位长度指令，能降低指令所占用的存储空间，从而节省成本。

Thumb指令集包括了比较特殊的指令，如CBZ、LDRH等。

3. Thumb-2指令集Thumb-2指令集是基于Thumb指令集的扩展版本，既支持16位指令长度，也支持32位指令长度。

Thumb-2指令集是为了兼顾高效和代码密度而设计的。

它采用了一系列新的指令，如MOV、LSL等，并将Thumb 和ARM两种指令集实现了无缝切换，便于编译器进行代码优化。

4. ARMv7-M指令集ARMv7-M指令集是ARM公司最新的嵌入式系统指令集，它在ARM指令集的基础上做了很多优化，提供更加高效、安全、实用的指令集，重点支持通用数学、位操作、存储器、DMA控制等指令。

它可以运行在更加高效的Cortex-M内核上，提供更加强大的性能和更佳的功耗控制。

三、总结在开发嵌入式系统和移动设备时，深入掌握各种指令集是非常有必要的，不同的指令集具有各自的优势和适用场景，开发者应该根据需求进行选择。