ARM处理器寄存器和汇编指令系统.docx

1、ARM处理器寄存器和汇编指令系统ARM处理器寄存器和汇编指令系统 1.ARM的处理器模式ARM体系结构支持7种处理器模式，分别是：用户、FIQ、IRQ、管理、中止（abort）、未定义和系统模式。除了用户模式外，其余都称之为特权模式。除了用户和系统模式外，其余都称之为异常模式。2.ARM的存储器组织ARM处理器总共有37个寄存器：包括31个通用寄存器、包括程序计数器（PC）、和6个状态寄存器。这些寄存器在不同模式下，不能被同时看到，有些名称是重叠的。分为三类：不分组寄存器，分组寄存器和程序计数器1）不分组寄存器R0R7所有的处理模式下、它们都是访问同一个寄存器，因此只有8个不分组寄存器。2）分

2、组寄存器R8R14每一个访问的物理寄存器取决于当前的处理器模式，有些是共用的，而有些事分离的。具体可以查询相关资料。R13就是堆栈寄存器SP，而R14就是链接寄存器LR3）程序计数器R15在ARM状态PC的位1:0为0，而在Thumb状态，位0为0.4）程序状态寄存器CPSR和程序状态保存寄存器SPSRCPSR只有一个，代表了当前的程序状态。而每个异常模式都有独立的一个SPSR，用于保存CPSR的状态。131302928 8765 4 32102NZCVDNM(RAZ)IFTM4M3 M2M1M03.ARM的常用汇编指令1）基本寻址方式包括有寄存器寻址、立即寻址、寄存器移位寻址、寄存器间寻址、

3、变址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、块复制寻址和相对寻址2）条件执行几乎所有的ARM指令都可以包含一个可选的条件码，句法中以cond来标识。可用的条件码如下面所示。几乎所有的ARM数据处理指令均可以根据执行结果来选择是否更新条件码标志，即在指令中包含后缀S。1操作码31:28助记符后缀标志 含义20000EQ Z置位 相等30001 NE Z清零 不等40010 CS/HS C置位 大于或等于（无符号=）50011 CC/LO C清零 小于（无符号）111001 LS C清零或Z置位小于或等于（无符号=131011 LT N和V不同 带符号151101 LE Z置位或N和V不同带符号=16111

4、0 AL 任何 总是（通常省略）3）存储器访问指令3.1）LDR和STR（字与无符号字节）语法如下1opcondBTRd,Rn2opcondBRd,Rn,Flexoffset! /前索引偏移3opcondBRd,label4opcondBTRd,Rn,Flexoffset /后索引偏移其中：op 是操作码即指令LDR或STR。cond 就是上面所说的条件码，因此指令可以变成LDREQ或STRNE类似的名称，表示满足某些条件时该条指令才会执行。B 可选后缀，表示传送Rd的最低有效字节，就是所谓的无符号字节传送，字节加载的时候是用0来扩展到32位的。T 可选后缀，即使处理器是在特权模式下，存储系统

5、也将访问看成是处理器在用户模式下。不能和前索引偏移一起使用。Rd 用于加载或存储的ARM寄存器Rn 存储器的基址寄存器。若指令是带写回的前索引或后索引（后索引都是写回的），则Rd和Rn不能相同Flexoffset 加到Rn上的灵活的偏移量label 程序相对偏移表达式。label必须是当前指令的+-4KB范围内! 可选后缀，前索引写回标志，若Rn是R15，则不能用后缀!Flexoffset的句法包括下面两种1#expr2-Rm,shift -是可选符号，表示从Rn中减去偏移量，否则是加 expr表达式，取值范围-4095+4095的整数 Rm内含偏移量的寄存器。Rm不允许是R15 shiftR

6、m的可选移位方法，可以是下列形式的任何一种 ASRn算术右移n位（1=n=32） LSLn逻辑左移n位（0=n=31） LSRn逻辑右移n位（1=n=32） RORn循环右移n位（1=n=31） RRX循环右移1位，带扩展3.2）LDR和STR（半字和带符号字节）语法如下：1opcondtypeRd,Rn2opcondtypeRd,Rn,offset!3opcondtypeRd,label4opcondtypeRd,Rn,offset其中：type 必须是以下所列其中之一 SH 对带符号半字（仅LDR） H 对无符号半字 SB 对带符号字节（仅LDR）label 程序相对偏移表达式。必须是当前

7、指令+-255字节范围offset 加在Rn上的偏移量，可以是以下两种形式之一 #expr /值为+-255范围内的整数。 - Rm3.3）LDR和STR（双字）加载两个相邻的存储器和存储两个相邻的寄存器，语法如下：1opcondDRd,Rn2opcondDRd,Rn,offset!3opcondDRd,label4opcondDRd,Rn,offset其中：Rd 加载或存储寄存器其中一个，另一个是R(d+1)。但Rd必须是偶数寄存器，且不能是R14。Rn 除非指令为零偏移，或不带写回的前索引，否则Rn不允许与Rd和R(d+1)相同offset 加在Rn上的偏移量label 程序相对偏移表达式

8、。必须是当前指令+-255字节范围3.4）LDM和STM 加载多个寄存器或存储多个寄存器，可以传送R0R15的任何组合1opcondmodeRn!,reglist其中：mode是下列情况中之一： IA 每次传送后地址加1 IB 每次传送前地址加1 DA 每次传送后地址减1 DB 每次传送前地址减1 FD 满递减堆栈 ED 空递减堆栈 FA 满递增堆栈 EA 空递增堆栈Rn 基址寄存器，传送数据的初始地址。不允许是R15! 可选后缀。若有!，则最后的地址写回Rnreglist 加载或存储的寄存器列表 可以写出如下形式 R0, R2, R9 R3-R6, R11, R12 R0, R4-R7, L

9、R3.4) SWP在寄存器和存储器之间进行数据交换。1SWPcondBRd,Rm,Rn其中：B 可选后缀。若有B，则是交换字节，否则交换字Rd 数据从存储器加载到RdRm Rm的内容存储到存储器。如果Rm和Rd的相同，则是交换寄存器和存储器的内容Rn Rn的内容指定要进行数据交换的存储器的地址。 Rn必须和Rm和Rd不同4）ARM数据处理指令4.1）灵活的第二操作数，在数据处理指令中会经常出现第二操作数，即Operand2，它有如下的两种可能形式。1#immed_8r2Rm,shift其中：immed_8r 取值为数字常量的表达式。常量必须对应8位位图在32位字中被循环移位偶数位(0,2,4,

10、6,.,28,30)后的值 合法的常量有：0xFF,0x104,0xFF0,0xFF000,0xF0000000F等 非法的常量有：0x101,0x102,0xFF1,0xFF04等Rm 存储第二操作数数据的寄存器，可以用各种方法对寄存器中的位图进行移位或循环移位，操作结果用于Operand2 但Rm本身不改变。shift 对Rm的可选移位方法，可以是以下方法的任何一种 ASRn算术右移n位（1=n=32） LSLn逻辑左移n位（0=n=31） LSRn逻辑右移n位（1=n=32） RORn循环右移n位（1=n=31） RRX循环右移1位，带扩展 type Rs 其中type为上面ASR、LS

11、L、LSR、ROR中的一种；Rs为提供移位量的寄存器，仅使用最低有效字节4.2）ADD、SUB、RSB、ADC、SBC和RSC1opcondSRd,Rn,Operand2其中：op 是上面众多指令中的一个S 可选后缀，会根据结果来更新条件码标志Rd 结果寄存器Rn 保存第一操作数的寄存器Operand2 第二操作数ADD 表示Rn加Operand2的值存到RdSUB 表示Rn减去Operand2RSB 表示Operand2减去RnADC 将Rn和Operand2相加后再加上进位标志SBC 从Rn的值中减去Operand2的值，若进位标志是清零的，则结果减去1RSC 从Operand2中减去Rn

12、的值，若进位是清零的，则结果减去14.3）AND、ORR、EOR和BIC1opcondSRd,Rn,Operand2其中：AND是与、ORR是或、EOR是异或和BIC是位清零都是Rn和Operand2中的值做处理，然后结果保存在Rd中BIC 用于将Rn中的位于Operand2中相应位的反码，进行与操作。4.3）MOV和MVN 传送与传送非1MOVcondSRd,Operand22MVNcondSRd,Operand2MOV将Operand2中的值拷贝到Rd中而MVN将Operand2的值进行按位逻辑非之后再传送到Rd4.4）CMP和CMN 比较与比较反值1CMPcondRn,Operand22

13、CMNcondRn,Operand2CMP比较大小，从Rn中减去Operand2的值，但丢弃结果，更新标志位，指令的主要目的是更新标志位CMN是将Rn和Operand2相加，丢弃结果再更新标志位。4.5）TST和TEQ 测试和测试相等1TSTcondRn,Operand22TEQcondRn,Operand2TST对Rn和Operand2的值进行按位与操作，更新标志位，丢弃结果TEQ对Rn和Operand2的值进行异或操作，更新标志位，丢弃结果4.6）CLZ 前导零计数1CLZcondRd,RmRd 结果寄存器，不允许是R15Rm 操作数寄存器。CLZ对Rm中的前导零的个数进行计数，结果放在R

14、d中，若Rm全为0，则结果为32 若位31是1，则结果为04.7）MUL和MLA 乘法和乘加运算1MULcondSRd,Rm,Rs2MLAcondSRd,Rm,Rs,Rn其中：Rd 结果寄存器，不能使R15Rm,Rs,Rn 操作寄存器，不能是R15，Rd不能和Rm相同MUL 将Rm和Rs相乘，并将最低有效32位结果放在Rd中MLA 将Rm和Rs相乘，再加上Rn的值，将最低有效32位结果放在Rd中4.8）UMULL、UMLAL、SMULL和SMLAL 无符号和带符号长整数乘法和乘加，结果是64位1opcondSRdLo,RdHi,Rm,Rs其中：RdLo和RdHi 是结果寄存器Rm和Rs 是操作

15、数寄存器UMULL 将Rm和Rs中的值解释为无符号整数。将两数相乘，并将结果的最低32位放RdLo中，高32位放RdHi中UMLAL 将Rm和Rs中的值解释为无符号整数。将两数相乘，并将结果加回到RdLo和RdHi的64位无符号整数上。SMULL 将Rm和Rs中的值解释为有符号补码整数。将两数相乘，并将结果的最低32位放RdLo中，高32位放RdHi中SMLAL 将Rm和Rs中的值解释为有符号补码整数。并将结果加回到RdLo和RdHi的64位无符号整数上。5）ARM转移指令5.1）B和BL 跳转指令1Bcondlabel2BLcondlabel其中：label 是程序相对偏移表达式。两条指令都

16、会令程序转移到label上，而BL还会将原来的下一条指令地址保存在R14上6）ARM协处理指令7）其他指令7.1）SWI 软件中断7.2）MRS 将CPSR或SPSR的内容保存到寄存器中1MRScondRd,psr其中：Rd 目标寄存器，Rd不允许为R15psr CPSR或SPSR7.3）MSR 将立即数或通用寄存器的内容加载到CPSR或SPSR的指定区域1MSRcond_,#immed_8r2MSRcond_,Rm其中：psr即是CPSR或SPSRfileds是制定传送区域，可以是 c 控制域屏蔽字节（PSR7:0) x 扩展域屏蔽字节（PSR15:8) s 状态域屏蔽字节（PSR23:16

17、) f 标志域屏蔽字节（PSR31:24)8）伪指令8.1）ADR 将程序的相对偏移或寄存器相对偏移地址加载到寄存器中1ADRcondregister,expr其中：register 是加载的寄存器expr 是程序相对偏移或寄存器相对偏移表达式，取值可以是非字节对齐地址-255255 字节对齐地址-10201020请注意，这条指令是用来获取相对偏移地址的。即是用当前PC的值，去减去某一个适当的值（编译器自动计算），从而得到expr这个标号的相对地址，将这个标号的相对于当前pc的偏移地址存储到register中。正是因为这样，这条指令才是一条伪指令，这样的好处是可以绕过程序入口地址的影响，而始终能跳转到准确的地址，因为B这样的跳转指令是跳转到绝对地址上的，而ADR可以获取到一个相对于当前PC的地址，所以用处非常大。8.2）LDR 用常量或地址加载寄存器1LDRcondregister,=expr|label-expr其中：register 加载寄存器expr 赋值成数字常量label-expr 程序相对偏移或外部表达式汇编器可自动识别数字常量，从而完成对register赋值的操作。