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
  
  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

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


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

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 即+0x10x5        0x00000000 =>  0x500000000

减法同理