arm指令集基础系列

ARM指令和指令系统：指令是指示计算机某种操作的命令，指令的集合称为指令系统。指令系统的功能强弱很大程度上决定了这类计算机智能的高低，它集中地反应了微处理器的硬件功能和属性。ARM指令在机器中的表示格式是用32位的二进制数表示。如ARM中有一条指令为ADDEQSR0，R1，#8；其二进制代码形式为：31~28|27~25|24~21|20|19~16|15~12|11~00000|001|0100|1|0001|0000|000000001000cond|opcode|Rn|Rd|Op2ARM指令格式一般如下：opcode{cond}{s}Rd，Rn{，OP2}格式中的内容是必不可少的，{}中的内容可忽略opcode表示操作码。如ADD表示算术加法{cond}表示指令执行的条件域。如EQ、NE等，缺省为AL。{S}决定指令的执行结果是否影响CPSR的值，使用该后缀则指令执行结果影响CPSR的值，否则不影响Rd表示目的寄存器Rn表示第一个操作数，为寄存器op2表示第二个操作数，可以是立即数。寄存器和寄存器移位操作数ARM指令后缀：S、！S后缀：指令中使用S后缀时，指令执行后程序状态寄存器的条件标志位将被刷新，不使用S后缀时，指令执行后程序状态寄存器的条件标志将不会发生变化。S后缀常用于对条件进行测试，如是否有溢出，是否进位等，根据这些变化，就可以进行一些判断，如是否大于，相等，从而影响指令执行的顺序。！后缀：如果指令地址表达式中不含！后缀，则基址寄存器中的地址值不会发生变化。加上此后缀后，基址寄存器中的值（指令执行后）=指令执行前的值+地址偏移量（1）！后缀必须紧跟在地址表达式后面，而地址表达式要有明确的地址偏移量（2）！后缀不能用于R15（PC）的后面（3）当用在单个地址寄存器后面时，必须确信这个寄存器有隐性的偏移量，例如“STMDBR1！，{R3，R5，R7}”。此时地址基址寄存器R1的隐性偏移量为4（一条指令占32位，即4个字节）指令的条件码：31-28位4个字节存储，共16个条件码条件码助记符后缀标志含义0000EQZ置位相等0001NEZ清零不相等0010CSC置位无符号数大于或等于0011CCC清零无符号数小于0100MIN置位负数0101PLN清零正数或零0110VSV置位溢出0111VCV清零未溢出1000HIC置位Z清零无符号数大于1001LSC清零Z置位无符号数小于或等于1010GEN等于V带符号数大于或等于1011LTN不等于V带符号数小于1100GTZ清零且（N等于V）带符号数大于1101LEZ置位或（N不等于V）带符号数小于或等于1110AL忽略无条件执行ARM指令分类：六大类ARM指令集可以分为数据处理指令，数据加载指令和存储指令，分支指令，程序状态寄存器（PSR）处理指令，协处理器指令和异常产生指令六大类。ARM指令的寻址方式：8类ARM指令的寻址方式一般可以分为8类：立即数寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，寄存器移位寻址，基址变址寻址，多寄存器寻址，相对寻址，堆栈寻址等举例：MOVR0，#15；立即数15放入寄存器R0中ADDR0，R1，R2；R0=R1+R2LDRR0，[R4]；R0=[R4]（R4中存放的是一个指针变量，[]表示取改地址值指向的内容）ADDR0，R1，R2，LSL#1；R0=R1+R2（R2左移一位后的值）MOVR0，R1，LSLR3；R0=R1（R1左移R3位后）LDRR0，[R1，#4]；R0=[R1+4]LDRR0，[R1，#4]!；R0=[R1+4]，R1=R1+4。同时更新基址LDRR0，[R1]，#4；R0=[R1]，R1=R1+4LDRR0，[R1，R2]；R0=[R1+R2]LDMIAR0!，{R1-R4}；R1=[R0]、R1=[R0+4]、R1=[R0+8]、R1=[R0+12]BLproc；跳转到子程序proc处执行，执行完毕后返回（L标记，带返回的跳转）。STMFDR13!，{R0-R4}；R0-R4压栈，FD为满栈递减，地址从高到低，R13为SP堆栈指针LDMFDR13!，{R0-R4}；R0-R4出栈，FD为满栈递减ARM寄存器数据处理指令：1、数据处理指令机器编码格式：31~28|27~2625|24~21|20|19~16|15~12|11~0cond|00I|opcode|S|Rn|Rd|Op2cond：指令执行的条件码I：用于区别第二操作数是立即数（I=1）还是寄存器移位（I=0）opcode：数据处理指令操作码S：用于设置条件码，S=0时，条件码不改变，S=1时，条件码根据具体指令的结果修改Rn：第一操作数寄存器Rd：目标寄存器Op2：第二操作数，该数可以是立即数或寄存器移位数2、数据传送指令：MOVMVNMOVR1，R0；将寄存器R0的值传送到寄存器R1MOVPC，R14；将寄存器R14的值传送到PC，常用于子程序返回MOVR1，R0，LSL#3；将寄存器R0的值左移3位后传送到R1MOVR0，#5；将立即数5传送到寄存器R0MVNR0，#0；将立即数0按位取反后传送到寄存器R0中，完成后R0=-1MVNR1，R2；将R2按位取反后，结果存到R13、移位指令：LSL、LSR、ASR、ROR、RRXMOVR0，R1，LSL#1；寄存器R1左移一位后传送到R0MOVSR0，R1，LSL#1；寄存器R1左移一位后传送到R0，并更新状态标志位MOVSR0，R1，LSR#1；寄存器R1右移一位后传送到R0，并更新状态标志位MOVSR0，R1，ASR#1；寄存器R1算术右移一位后传送到R0，并更新状态标志位；算术右移，第一位符号位不变MOVR0，R1，ROR#1；寄存器R1循环右移一位后传送到R0MOVSR0，R1，RRX；寄存器R1循环右移一位后传送到R0，用C标志位作为最高位扩展4、算术指令：ADD、ADC、SUB、SBC、RSB、RSCADDR0，R1，R2；寄存器R1和R2的值相加后传送到R0ADDR0，R1，#5；寄存器R1的值加上5后传送到R0ADDR0，R1，R2，LSL#2；寄存器R2左移两位后与R1相加，得到的结果传送到R0ADDR0，R1，R2，LSLR3；寄存器R2左移R3后与R1相加，得到的结果传送到R0ADDSR0，R2，R4；64位加，低位放在R0ADCR1，R3，R5；64位加，高位放在R1，注意要加上低位的进位SUBR0，R1，R2；寄存器R1和R2的值相减后传送到R0SUBR0，R1，#6；寄存器R1的值减6后传送到R0SUBR0，R1，R2，LSL#1；R1与寄存器R2左移一位后的值相减，得到的结果传送到R0SUBSR0，R2，R4；64位减，低位放在R0SBCR1，R3，R5；64位减，高位放在R1，注意要减去低位的借位RSBR0，R1，R2；寄存器R2和R1的值相减后传送到R0，注意是R2-R1，方向相反RSBR0，R1，#6；6与寄存器R1的值相减后传送到R0RSBR0，R1，R2，LSL#1；寄存器R2左移一位后与R1相减，得到的结果传送到R0RSCR0，R1，R2；寄存器R2和R1的值相减，再减去借位后传送到R05、逻辑运算指令：AND、ORR、EOR、BICANDR0，R0，#0xF；R0的值与0xF相位与后的值传送到R0ORRR0，R0，#9；R0的值与9相位与后的值传送到R0EORR0，R0，#0xF；R0的值与0xF相异或后的值传送到R0BICR0，R0，#9；位清除指令R0的第0位和第3位清零6、比较指令：CMP、CMN、TST、TEQCMPR1，#10；将寄存器R1的值与10相减，并设置CPSR标志位ADDGTR0，R0，#5；如果R110，则执行ADDGT指令，将R0加5CMNR0，R1；R0-(-R1)，反值比较，影响CPSR标志位CMNR0，#10；R0-(-10)，反值比较，影响CPSR标志位TSTR1，#3；检查R1中第0位和第1位是否为1，根据结果更新条件标志位TEQR1，R2；将寄存器R1的值与寄存器R2的值进行按位异或，；并根据结果设置CPSR的标志位7、乘法指令：MUL、MLA、SMULL、SMLAL、UMULL、UMLALMULR0，R1，R2；R1和R2相乘的结果发送到R0MULSR0，R1，R2；R1和R2相乘的结果发送到R0，同时设置CPSR的相关条件标志位MLAR0，R1，R2，R3；R1和R2相乘的结果再加上R3后发送到R0MLASR0，R1，R2，R3；R1和R2相乘的结果再加上R3后发送到R0，更新CPSR标志位SMULLR0，R1，R2，R3；R2和R3相乘的结果的低32位放在R0，高32位放在R1SMLALR0，R1，R2，R3；R2和R3相乘的结果的低32位加上R0后放在R0，；高32位加上R1后放在R1UMULLR0，R1，R2，R3；无符号数相乘，结果与SMULL类似UMLALR0，R1，R2，R3；无符号数乘加，结果与SMLAL类似ARM数据加载和存储指令：1、数据加载和存储的方向。寄存器到存储器方向：Store；从存储器到寄存器方向：Load数据加载和存储指令共有三种类型：单寄存器加载和存储指令，多寄存器加载和存储指令和交换指令2、数据加载与存储器指令寻址LDRR5，[R6，#0x08]；R6寄存器加0x08的和的地址值内的数据传送到R5STRR6，[R7]，#-0x08；R6寄存器的数据传送到R7存储的地址值指向的存储空间，；同时更新R7寄存器的内容为R7-0x08LDRR5，[R6，R3]；R6寄存器加R3的和的地址值内的数据传送到R5STRR6，[R7]，-R8；R6寄存器的数据传送到R7存储的地址值指向的存储空间，；同时更新R7寄存器的内容为R7-R8LDRR3，[R2，R4，LSL#2]；R3==[R2+R4(R4左移两位)]LDRR3，[R2]，-R4，LSR#3；R3==[R2]，R2=R2-R4（R4右移三位）LDRR4，START；将标号START标定的空间的数据加载到R4中3、地址索引：前索引、自动索引、后索引1】前索引：前索引也称为前变址，这种索引是在指令执行前把偏移量和基址相加减，得到的值作为变量的地址。如：LDRR5，[R6，#0x04]STRR0，[R5，-R8]2】自动索引：自动索引也称为自动变址，有时为了修改基址寄存器的内容，使之指向数据传送地址，可使用这种方法自动修改基址寄存器，如：LDRR5，[R6，#0x04]！3】后索引：后索引也被称为后变址，后索引就是用基址寄存器的地址值寻址，找出操作数进行操作，操作完成后，再把地址偏移量和基址相加/减，结果送到基址寄存器，作为下一次寻址的基址。如：LDRR5，[R6]，#0x04STRR6，[R7]，#-0x084、单寄存器加载和存储指令：LDR/STR、LDRB/STRB、LDRH/STRH、LDRSB/LDRSH1】字数据加载/存储指令格式：31~28|27~26|252423222120|19~16|15~12|11~0cond|01|IPUBWL|Rn|Rd|Op2cond：指令执行的条件编码I、P、U、W：用于区别不同的地址模式（偏移量）。I为0时，偏移量为12位立即数；I为1时，偏移量为移位寄存器移位P表示前/后索引U表示加/减W表示回写L：L为1时表示加载，L为0时表示存储B：B为1表示字节访问，B为0表示字访问Rd：源/目标寄存器Rn：基址寄存器Op2：表示偏移量是一个12位的无符号二进制数，与Rn一起构成地址addr2】存储器==寄存器LDR/STRLDR指令用于从存储器中间一个32位的字数据加载到目的寄存器Rd中。该指令通常用于从存储器中读取32位的字数据到通用寄存器，然后对数据进行处理。当程序计数器PC作为目的寄存器时，指令从存储器中读取的字数据被当做目的地址，从而实现程序流程的跳转。LDRR4，START；将存储地址为START的字数据读入R4ST