【物联网】ARM核常用指令(详解)：数据传送、计算、位运算、比较、跳转、内存访问、CPSR/SPSR

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指令格式（重点）

1. 立即数

一个常数，该常数必须对应8位位图，即一个8位的常数通过,循环右移偶数位得到该数，该数
数为合法立即数。
在指令中表示方法:#数字，例如：#100

快速判定是否是合法立即数：

• 首先将这个数转换为32bit的16进制形式，例如218=0xDA=0x000000DA
• 除零外，仅有一位数为合法立即数
• 除零外，仅有二位数，并且相邻(包括首尾，如0x1000000A)的为合法立即数。
• 除零外，仅有三位数，并且相邻(包括中间有0相间，例如0x10800000，包括首尾相邻
  如:0x14000003),这三位数中，最高位取值仅能为1、2、3，最低位取值仅能为4、8、C
  中间位0x0~0xF。 这种组合的为合法立即数。

2. 寄存器位移

将寄存器值读取之后，进行移位运算后，作为操作数2参与运算。支持的移位方式如下:

• LSL(Logical shift Left)逻辑右移
• LSR(Logical shift Right)逻辑左移
• ASR(Arithmetic shift Right)算术右移

r0,lsr #4 表示r0 >>4
r0,lsr r1 表示r0 >>r1
#3,LsL #4 错误，只能是寄存器移位，不能是立即数移位

一、数据传送指令

1. MOV指令

格式：mov 目标寄存器，操作数2
功能：将操作数2的值赋值给目标寄存器

2. MVN指令

格式:mvn 目标寄存器，操作数2
功能:将操作2取反的值给目标寄存器

3. LDR指令

格式: LDR 目标寄存器,= 数据
功能: 完成任意的数据传送到目标寄存器
注意: 数据前面不能加#，因为此时数据不按立即数来处理

二、数据计算指令

1. ADD指令

格式: add 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作数1加上操作数2的结果给目标寄存器

1. SUB指令

格式: sub 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作数1减去操作数2的结果给目标寄存器

1. MUL指令

格式: mul 目标寄存器，操作1，操作2
功能: 将操作数1乘以操作数2的结果存放在目标寄存器

注意：操作数1和操作2必须都是寄存器,并且操作1的寄存器编号不能和目标寄存器一样

三、位运算指令

1. AND指令

格式: and 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作数1按位与操作数2的结果存放在目标寄存器

2. ORR指令

格式: orr 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作1按位或操作2的结果存放在目标寄存器

3. EOR指令

格式: eor 目标寄存器，操作1，操作2
功能: 将操作数1按位异或操作数2的结果存放在目标寄存器

4. BIC指令

格式: bic 目标寄存器，操作1，操作2
功能: 将操作数1按位与操作数2取反的结果存放在目标寄存器
目标寄存器 = 操作数1 & ~操作数2

四、比较指令

格式: cmp 寄存器，操作数2
等于寄存器减去操作数2
功能: 将寄存器的值与操作2比较，比较的结果会自动影响CPSR的NZCV

答案

五、跳转指令

1. B/BL指令

格式: B/BL 标签
功能: 跳到一个指定的标签,BL 跳转之前，将跳转前的PC的值保存在LR,跳转范围+/- 32M

NZCV 标志位

标志位	含义
N (Negative)	结果为负数（Rn < Rm）
Z (Zero)	结果为 0（Rn == Rm）
C (Carry)	发生借位（无符号比较时 Rn < Rm）
V (Overflow)	溢出（有符号计算超出范围）

比较指令 + B 条件跳转

指令	条件	说明
BEQ label	Z == 1	相等（Rn == Rm）时跳转
BNE label	Z == 0	不相等（Rn ≠ Rm）时跳转
BGT label	Z == 0 且 N == V	大于（Rn > Rm，有符号）时跳转
BGE label	N == V	大于等于（Rn ≥ Rm，有符号）时跳转
BLT label	N ≠ V	小于（Rn < Rm，有符号）时跳转
BLE label	Z == 1 或 N ≠ V	小于等于（Rn ≤ Rm，有符号）时跳转
BHI label	C == 1 且 Z == 0	大于（Rn > Rm，无符号）时跳转
BHS label	C == 1	大于等于（Rn ≥ Rm，无符号）时跳转
BLO label	C == 0	小于（Rn < Rm，无符号）时跳转
BLS label	C == 0 或 Z == 1	小于等于（Rn ≤ Rm，无符号）时跳转

2. ldr指令

格式: ldr pc,= 标签名
功能: 将PC指针指闻标签表示的地址

练习

答案

六、内存访问指令

1. 单内存访问指令

LDR 将内存中的值加载到寄存器(读内存)
STR 将寄存器的内容写入内存(写内存)

寄存器间接寻址：寄存器的值是一个地址

LDR ro,[r1 ]     //r0 = *r1
STR ro,[ r1 ] //*r1 = ro

基址变址寻址：将基地址寄存器加上指令中给出的偏移量，得到数据存放的地址

• A. 前索引

STR r0,[r1,#4] //*(r1 + 4)= r0
LDR r0,[r1,#4] //r0 =*(r1+ 4)

• B. 后索引

STR r0,[r1],#4   //*r1=r0 &&r1=r1 + 4
LDR r0,[r1],#4   //r0=*r1 &&r1=r1 + 4

• C. 自动索引

STR r0,[r1,#4]!    //*(r1+4)=r0&&r1=r1+4
LDR r0,[r1,#4]!    //r0=*(r1+4)&&r1 =r1+4

示范：

练习

将1-10数据存放在基地址为0x4000,0000,将0x4000,0000起始地址的值拷贝到0x4000,0100

答案

将0x1234写到0x4000,0000,将0xabcd写到0x4000,0004,然后从这两个地址读取数据做案加，最终结果存放在r0

答案2

2. 多内存访问指令

LDM 将一块内存的数据，加载到多个寄存器中
STM 将多个寄存器的值，存储到一块内存

格式:

LDM{条件}{s}<MODE>基址寄存器{!},{Reglist}^
STM{条件}{s}<MODE>基址寄存器{!},{Reglist}^

mode	说明
IA	后增加地址
IB	先增加地址
DA	后减少地址
DB	先减少地址

基址寄存器
用于放内存的起始地址

!
最后更新基址寄存器的值

Reglist

• 多个寄存器，从小到大，中间用 , 隔开，如 {r0,r2,r3} 或 {r0-r7,r10}
• 寄存器号大的对应内存的高地址，寄存器号小的对应内存的低地址

^

• 它存在，如果 Reglist 没有 pc 的时候，这个时候操作的寄存器是用户模式下的寄存器
• 在 LDM 指令中，有 PC 的时候，在数据传送的时候，会将 SPSR 的值拷贝到 CPSR，用于异常的返回

流程图：

示例

3. 栈操作指令

A. 进栈

stmfd sp!,{寄存器列表}

B. 出栈

Idmfd sp!,{寄存器列表}

注意
在对栈操作之前，必须先设置sp的值,进栈和出栈的方式一样，ATPCS标准规定满减栈

流程图：

堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为满堆栈
堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为空堆栈

示例

七、CPSR/SPSR操作指令

A. 读操作

MRS Rn,CPSR/SPSR
将状态寄存器的值，读到通用寄存器中

B. 写操作

MSR CPSR/SPSR,Rn
将通用寄存器的值，写到状态寄存器

练习

A.写一段代码，将CPSR的第I(7)位清0,其他位不变(使能IRQ异常)
B.写一段代码，将CPSR的第I(7)位置1,其他位不变(禁用IRQ异常)

答案