嵌入式系统设计第5讲

西南科技大学信息工程学院嵌入式应用技术武志翔信息工程学院自动化教研室E-mail:[e-mail]1西南科技大学信息工程学院2ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.协处理器指令8.杂项指令9.伪指令2西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置CMPRn,operand2比较指令标志N、Z、C、V←Rn-operand2CMP{cond}CMNRn,operand2负数比较指令标志N、Z、C、V←Rn+operand2CMN{cond}TSTRn,operand2位测试指令标志N、Z、C、V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、V←Rn^operand2TEQ{cond}•ARM数据处理指令——比较指令西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置CMPRn,operand2比较指令标志N、Z、C、V←Rn-operand2CMP{cond}CMNRn,operand2负数比较指令标志N、Z、C、V←Rn+operand2CMN{cond}TSTRn,operand2位测试指令标志N、Z、C、V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、V←Rn^operand2TEQ{cond}•ARM数据处理指令——比较指令比较指令——CMP指令将寄存器Rn的值减去operand2的值，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。指令格式如下：CMP{cond}Rn,operand2应用示例：CMPR1,#10;R1与10比较，设置相关标志位CMPR1,R2;R1与R2比较，设置相关标志位西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置CMPRn,operand2比较指令标志N、Z、C、V←Rn-operand2CMP{cond}CMNRn,operand2负数比较指令标志N、Z、C、V←Rn+operand2CMN{cond}TSTRn,operand2位测试指令标志N、Z、C、V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、V←Rn^operand2TEQ{cond}•ARM数据处理指令——比较指令比较指令——CMP指令将寄存器Rn的值减去operand2的值，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。指令格式如下：CMP{cond}Rn,operand2注意：CMP指令与SUBS指令的区别在于CMP指令不保存运算结果。在进行两个数据的大小判断时，常用CMP指令及相应的条件码来操作。西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置CMPRn,operand2比较指令标志N、Z、C、V←Rn-operand2CMP{cond}CMNRn,operand2负数比较指令标志N、Z、C、V←Rn+operand2CMN{cond}TSTRn,operand2位测试指令标志N、Z、C、V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、V←Rn^operand2TEQ{cond}•ARM数据处理指令——比较指令位测试指令——TST指令将寄存器Rn的值与operand2的值按位作逻辑“与”操作，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。指令格式如下：TST{cond}Rn,operand2应用示例：TSTR0,#0x01;判断R0的最低位是否为0TSTR1,#0x0F;判断R1的低4位是否为0西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置CMPRn,operand2比较指令标志N、Z、C、V←Rn-operand2CMP{cond}CMNRn,operand2负数比较指令标志N、Z、C、V←Rn+operand2CMN{cond}TSTRn,operand2位测试指令标志N、Z、C、V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、V←Rn^operand2TEQ{cond}•ARM数据处理指令——比较指令注意：TST指令与ANDS指令的区别在于TST指令不保存运算结果。TST指令通常与EQ、NE条件码配合使用，当所有测试位均为0时，EQ有效，而只要有一个测试位不为0，则NE有效。西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置CMPRn,operand2比较指令标志N、Z、C、V←Rn-operand2CMP{cond}CMNRn,operand2负数比较指令标志N、Z、C、V←Rn+operand2CMN{cond}TSTRn,operand2位测试指令标志N、Z、C、V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、V←Rn^operand2TEQ{cond}•ARM数据处理指令——比较指令相等测试指令——TEQ指令将寄存器Rn的值与operand2的值按位作逻辑“异或”操作，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。指令格式如下：TEQ{cond}Rn,operand2应用示例：TEQR0,R1;比较R0与R1是否相等(不影响V位和C位)西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置CMPRn,operand2比较指令标志N、Z、C、V←Rn-operand2CMP{cond}CMNRn,operand2负数比较指令标志N、Z、C、V←Rn+operand2CMN{cond}TSTRn,operand2位测试指令标志N、Z、C、V←Rn&operand2TST{cond}TEQRn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、V←Rn^operand2TEQ{cond}•ARM数据处理指令——比较指令注意：TEQ指令与EORS指令的区别在于TEQ指令不保存运算结果。使用TEQ进行相等测试时，常与EQ、NE条件码配合使用。当两个数据相等时，EQ有效；否则NE有效。西南科技大学信息工程学院2ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.协处理器指令8.杂项指令9.伪指令10西南科技大学信息工程学院2ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.协处理器指令8.杂项指令9.伪指令11西南科技大学信息工程学院2.5乘法指令•ARM指令集——乘法指令ARM7TDMI具有三种乘法指令，分别为：32×32位乘法指令；32×32位乘加指令；32×32位结果为64位的乘/乘加指令。西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置MULRd,Rm,Rs32位乘法指令Rd←Rm*Rs(Rd≠Rm)MUL{cond}{S}MLARd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令Rd←Rm*Rs+Rn(Rd≠Rm)MLA{cond}{S}UMULLRdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)←Rm*RsUMULL{cond}{S}UMLALRdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)←Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLAL{cond}{S}SMULLRdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)←Rm*RsSMULL{cond}{S}SMLALRdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)←Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLAL{cond}{S}•ARM指令——乘法指令西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置MULRd,Rm,Rs32位乘法指令Rd←Rm*Rs(Rd≠Rm)MUL{cond}{S}MLARd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令Rd←Rm*Rs+Rn(Rd≠Rm)MLA{cond}{S}UMULLRdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)←Rm*RsUMULL{cond}{S}UMLALRdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)←Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLAL{cond}{S}SMULLRdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)←Rm*RsSMULL{cond}{S}SMLALRdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)←Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLAL{cond}{S}•ARM指令——乘法指令32位乘法指令——MUL指令将Rm和Rs中的值相乘，结果的低32位保存到Rd中。指令格式如下：MUL{cond}{S}Rd,Rm,Rs应用示例：MULR1,R2,R3;R1=R2×R3MULSR0,R3,R7;R0=R3×R7，同时影响CPSR中的N位和Z位西南科技大学信息工程学院2ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.协处理器指令8.杂项指令9.伪指令15西南科技大学信息工程学院2ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.协处理器指令8.杂项指令9.伪指令16西南科技大学信息工程学院2.6ARM分支指令•ARM指令集——分支指令在ARM中有两种方式可以实现程序的跳转，一种是使用分支指令直接跳转，另一种则是直接向PC寄存器赋值实现跳转。分支指令有以下三种：分支指令B；带链接的分支指令BL；带状态切换的分支指令BX。西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel带链接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm带状态切换的分支指令PC←label，切换处理器状态BX{cond}•ARM指令——分支指令西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel带链接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm带状态切换的分支指令PC←label，切换处理器状态BX{cond}•ARM指令——分支指令分支指令——B指令，该指令跳转范围限制在当前指令的±32M字节地址内(ARM指令为字对齐，最低2位地址固定为0)。指令格式如下：B{cond}Label应用示例：BWAITA;跳转到WAITA标号处B0x1234;跳转到绝对地址0x1234处西南科技大学信息工程学院BLLabelxxxxxxLabelxxxMOVPC,LRAddr1Addr2xxxxxxLRPC助记符说明操作条件码位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}BLlabel带链接的分支指令LR←PC-4，PC←labelBL{cond}BXRm带状态切换的分支指令PC←label，切换处理器状态BX{cond}•ARM指令——分支指令带链接的分支指令——BL指令适用于子程序调用，使用该指令后，下一条指令的地址被拷贝到R14(即LR)连接寄存器中，然后跳转到指定地址运行程序。跳转范围限制在当前指令的±32M字节地址内。指令格式如下：BL{cond}LabelAddr1LabelAddr2Addr21.当程序执行到BL跳转指令时，硬件将下一条指令的地址Addr2装入LR寄存器，并把跳转地址装入程序计数器（PC）2.程序跳转到目标地址Label继续执行，当子程序执行结束后，将LR寄存器内容存入PC，返回调用函数继续执行西南科技大学信息工程学院助记符说明操作条件码位置Blabel分支指令PC←labelB{cond}B