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ARM中的寄存器

ARM工作模式

  • ARM有8个基本的工作模式
    • User 非特权模式,一般在执行上层的应用程序时ARM处于该模式
    • FIQ 当一个高优先级中断产生后ARM将进入这种模式
    • IRQ 当一个低优先级中断产生后ARM将进入这种模式
    • SVC 当复位或执行软中断指令后ARM将进入这种模式
    • Abort 当产生存取异常时ARM将进入这种模式
    • Undef 当执行未定义的指令时ARM将进入这种模式
    • System 使用和User模式相同寄存器集的特权模式
    • Monitor 为了安全而扩展出的用于执行安全监控代码的模式
注意:
1.每个模式的优先升级是不同的,例如当处于IRQ模式下时 FIQ中断可以打断 IRQ模式切换到FIQ模式下
2.启动阶段处于SVC模式
3.在keil调试中,我们可以手动的从user模式切换到SVC模式,但是不弄从SVC切换到user模式
4.FIQ、IRQ、SVC、Abort、Undef属于异常模式,即当处理器遇到异常后会进入对应的模式
5.不同模式下有不同的权限,执行不同的工作

ARM寄存器

  • ARM寄存器为R0 R1 R2 … R15 (cpsr spsr)寄存器是处理器的内存存储器,没有地址
    CPU可以直接操作通用寄存器,如:
MOV R1,#1
MOV R2,#2
ADD R2,R1,R2

注:SOC上的外设也是有寄存器的,但是外设的寄存器,是通过内存映射表,映射到内存地址的,他是有地址的

  • ARM寄存器作用:暂时的存储数据和运算结果
  • ARM寄存器分类:通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器
    在这里插入图片描述
    上图可以看出ARM一共有40个寄存器,带三角符号的是特定模式下的存取器
    • 在某个特定模式下只能使用当前模式下的寄存器,一个模式下特有的寄存器其他模式下不可使用

举例:

user模式下的r0 ~ r7  在FIQ模式下同样可以使用 而FIQ模式下的r8_fiq ~ r14_fiq只有在FIQ模式下可以
使用,以及SPSP_fiq也只有FIQ模式下可以使用同理 看下IRQ模式 user模式下的r0 ~ r12  在IRQ模式下同样可以使用  而IRQ模式特有的r13_irq
r14_irq 和spsr_irq只有该模式下可以使用

为什么一共有40个寄存器
在这里插入图片描述

红 17 + 黄 8 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 = 40

为社么要保留r0~r7每个模式下都可以公用?

用于在不同模式之间传输数据

专用寄存器

r15——PC指针

r15就是我们常说的PC指针

  • 程序计数器,用于存储当前取址指令的地址

r14 ——LR

  • 用于存放下一条指定地址
    当我们使用bl指令或产生异常时,跳转前将bl指令的下一条指令的地址存到lr中当其返回时
    把LR中存储的地址给PC
MOV CP,LR

r13——sp

  • 栈指针,指向栈顶
  • 使用前需要将栈初始化,如将SP指向可用的ddr空间

CPSR寄存器(Current Program Status Register)

当前程序状态寄存器
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
Bit[4:0] 表示程序目前处于什么状态
Bit[5] 指令集 一般都为ARM状态

  • Bit[6] Bit[7] 分析 它代表这FIQ和IRQ禁止和使能,在不同模式下其状态是不一样的
  • 例如在USER模式下 来了一个IRQ中断 程序切换为IRQ模式 同时IRQ状态改为禁止 表示不会处理其他的IRQ中断 但是FIQ的状态会是开启,当有新的FIQ中断时 会从IRQ切换到FIQ模式 因为FIQ具有更高的优先级
  • 同理 在FIQ模式下 新的IRQ和FIQ中断不打断当前的FIQ中断 除非有更高优先级的中断

在这里插入图片描述
用于加减计算
ARM寄存器为32位,按理说只能进行32位以内的运算,但实际ARM运用了将大数换成小数,然后利用进位的方法来计算大数的加减例如

0x1000000002           0x1        0x00000002 
+                 =>    +             +
0x3000000004           0x3        0x000000040x4        0x00000006 =>  0x400000006

但是这样也会有新的问题 那就是进位

0x1ffffffff            0x1        0xffffffff
+                 =>    +             +
0x3000000001           0x3        0x000000010x4        0x00000000 =>  0x400000000 这个结果显然不对此事就需要bit[29] 位当运算器中进行加法运算且产生进位时该位自动置1,否则为0当加法运算 bit[29] 位为1时 需要进位因此还需要加1+0x10x5        0x00000000 =>  0x500000000

减法同理

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