ARM指令集.docx

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ARM指令集

ARM指令集

6种类型（53种主要助记符）：

数据处理指令（22种主要助记符）

跳转指令（4种主要助记符）

Load/Store指令（16种主要助记符）

程序状态寄存器指令（2种主要助记符）

协处理器指令（5种主要助记符）

软件中断指令（2种主要助记符）

数据处理指令

数据处理指令大致可分为3类：

数据传送指令；

算术逻辑运算指令；

乘法指令

比较指令。

数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，而不能对内存中的数据进行操作。

所有ARM数据处理指令均可选择使用S后缀，并影响状态标志。

数据处理指令1

MOV数据传送指令

格式：

MOV{}{S},;

功能：

Rd＝op1

op1可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。

例如：

MOVR0,＃5;R0=5

MOVR0,R1;R0=R1

MOVR0,R1,LSL＃5;R0=R1左移5位

数据处理指令2

2．MVN数据取反传送指令

格式：

MVN{}{S},;

功能：

将op1表示的值传送到目的寄存器Rd中，但该值在传送前被按位取反，即Rd=!

op1；

op1可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。

例如：

MVNR0,＃0;R0=-1

数据处理指令3

3．ADD加法指令

格式：

ADD{}{S},,;

功能：

Rd＝Rn+op2

op2可以是寄存器，被移位的寄存器或立即数。

例如：

ADDR0,R1,＃5;R0=R1+5

ADDR0,R1,R2;R0=R1+R2

ADDR0,R1,R2,LSL＃5;R0=R1+R2左移5位

数据处理指令4

4．ADC带进位加法指令

格式：

ADC{}{S},,;

功能：

Rd＝Rn+op2+carry

op2可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数；carry为进位标志值。

该指令用于实现超过32位的数的加法。

例如：

第一个64位操作数存放在寄存器R2，R3中；

第二个64位操作数存放在寄存器R4，R5中；

64位结果存放在R0，R1中。

64位的加法可由以下语句实现：

ADDSR0,R2,R4;低32位相加，S表示结果影响条件标志位的值

ADCR1,R3,R5;高32位相加

数据处理指令5

5．SUB减法指令

格式：

SUB{}{S},,;

功能：

Rd＝Rn-op2

op2可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。

例如：

SUBR0,R1,＃5;R0=R1-5

SUBR0,R1,R2;R0=R1-R2

SUBR0,R1,R2,LSL＃5;R0=R1-R2左移5位

数据处理指令6

6．RSB反向减法指令

格式：

RSB{}{S},,;

功能：

同SUB指令，但倒换了两操作数的前后位置，即Rd＝op2-Rn。

例如：

RSBR0,R1,＃5;R0=5-R1

RSBR0,R1,R2;R0=R2-R1

RSBR0,R1,R2,LSL＃5;R0=R2左移5位-R1

数据处理指令7

7．SBC带借位减法指令

格式：

SBC{}{S},,;

功能：

Rd＝Rn-op2-!

carry

op2可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。

SUB和SBC生成进位标志的方式不同于常规，如果需要借位则清除进位标志，所以指令要对进位标志进行一个非操作。

例如：

第一个64位操作数存放在寄存器R2，R3中；

第二个64位操作数存放在寄存器R4，R5中；

64位结果存放在R0，R1中。

64位的减法（第一个操作数减去第二个操作数）可由以下语句实现：

SUBSR0,R2,R4;低32位相减，S表示结果影响条件标志位的值

SBCR1,R3,R5;高32位相减

数据处理指令8

8．RSC带借位的反向减法指令

格式：

RSC{}{S},,;

功能：

同SBC指令，但倒换了两操作数的前后位置，即Rd＝op2-Rn-!

carry。

例如：

前提条件与SBC例子相同，操作数1-操作数2的实现语句需改为：

SUBSR0,R2,R4;低32位相减，S表示结果影响寄存器CPSR的值

RSCR1,R5,R3;高32位相减

数据处理指令——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。

数据处理指令9

9．MUL32位乘法指令

格式：

MUL{}{S},,;

功能：

Rd＝Rn×op2

该指令根据S标志，决定操作是否影响CPSR的值；其中op2必须为寄存器。

Rn和op2的值为32位的有符号数或无符号数。

例如：

MULSR0,R1,R2;R0＝R1×R2，结果影响寄存器CPSR的值

数据处理指令10

10．MLA32位乘加指令

格式：

MLA{}{S},,,;

功能：

Rd＝Rn×op2+op3

op2和op3必须为寄存器。

Rn、op2和op3的值为32位的有符号数或无符号数。

例如：

MLAR0,R1,R2,R3;R0＝R1×R2+R3

数据处理指令11

11．SMULL64位有符号数乘法指令

格式：

SMULL{}{S},,,;

功能：

RdhRdl＝Rn×op2

Rdh、Rdl和op2均为寄存器。

Rn和op2的值为32位的有符号数。

例如：

SMULLR0,R1,R2,R3

;R0＝R2×R3的低32位

;R1＝R2×R3的高32位

数据处理指令12

12．SMLAL64位有符号数乘加指令

格式：

SMLAL{}{S},,,;

功能：

RdhRdl＝Rn×op2+RdhRdl

Rdh、Rdl和op2均为寄存器。

Rn和op2的值为32位的有符号数，RdhRdl的值为64位的加数。

例如：

SMLALR0,R1,R2,R3

;R0＝R2×R3的低32位+R0

;R1＝R2×R3的高32位+R1

数据处理指令13

13．UMULL64位无符号数乘法指令

格式：

UMULL{}{S},,,;

功能：

同SMULL指令，但指令中Rn和op2的值为32位的无符号数。

例如：

UMULLR0,R1,R2,R3

;R0＝R2×R3的低32位

;R1＝R2×R3的高32位

其中R2，R3的值为无符号数

数据处理指令14

14．UMLAL64位无符号数乘加指令

格式：

UMLAL{}{S},,,;

功能：

同SMLAL指令，但指令中Rn，op2的值为32位的无符号数，RdhRdl的值为64位无符号数。

例如：

UMLALR0,R1,R2,R3

;R0＝R2×R3的低32位+R0

;R1＝R2×R3的高32位+R1

其中R2，R3的值为32位无符号数

R1，R0的值为64位无符号数

数据处理指令15

15．AND逻辑与指令

格式：

AND{}{S},,;

功能：

Rd＝RnANDop2

op2可以是寄存器，被移位的寄存器或立即数。

一般用于清除Rn的特定几位。

例如：

ANDR0,R0,＃5

;保持R0的第0位和第2位，其余位清0

数据处理指令16

16．ORR逻辑或指令

格式：

ORR{}{S},,;

功能：

Rd＝RnORop2

op2可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。

一般用于设置Rn的特定几位。

例如：

ORRR0,R0,＃5

;R0的第0位和第2位设置为1，其余位不变

数据处理指令17

17．EOR逻辑异或指令

格式：

EOR{}{S},,;

功能：

Rd＝RnEORop2

op2可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。

一般用于将Rn的特定几位取反。

例如：

EORR0,R0,＃5

;R0的第0位和第2位取反，其余位不变

数据处理指令18

18．BIC位清除指令

格式：

BIC{}{S},,;

功能：

Rd＝RnAND（!

op2）

用于清除寄存器Rn中的某些位，并把结果存放到目的寄存器Rd中.

操作数op2是一个32位掩码（mask），如果在掩码中设置了某一位，则清除Rn中的这一位；未设置的掩码位指示Rn中此位保持不变。

其中，op2可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。

例如：

BICR0,R0,＃5

;R0中第0位和第2位清0，其余位不变

数据处理指令19

19．CMP比较指令

格式：

CMP{},;

功能：

Rn-op1

该指令进行一次减法运算，但不存储结果，根据结果更新CPSR中条件标志位的值。

该指令不需要显式地指定S后缀来更改状态标志。

其中，操作数op1为寄存器或立即数。

例如：

CMP  R0,＃5;     计算R0-5，根据结果设置条件标志位

ADDGTR0,R0,＃5; 如果R0>5，则执行ADDGT指令

数据处理指令20

20．CMN反值比较指令

格式：

CMN{},;

功能：

同CMP指令，但寄存器Rn的值是和op1取负的值进行比较。

例如：

CMNR0,＃5;把R0与-5进行比较

数据处理指令21

21．TST位测试指令

格式：

TST{},;

功能：

RnANDop1

根据结果更新CPSR中条件标志位的值，但不存储结果。

用于检查寄存器Rn是否设置了op1中相应的位。

例如：

TSTR0，＃5

；测试R0中第0位和第2位是否为1

数据处理指令22

22．TEQ相等测试指令

格式：

TEQ{},;

功能：

RnEORop1

将寄存器Rn的值和操作数op1所表示的值按位作逻辑异或操作，根据结果更新CPSR中条件标志位的值，但不存储结果。

用于检查寄存器Rn的值是否和op1所表示的值相等。

例如：

TEQR0,＃5;判断R0的值是否和5相等

跳转指令

跳转指令用于实现程序的跳转和程序状态的切换。

ARM程序设计中，实现程序跳转有两种方式：

（1）跳转指令，

（2）直接向程序寄存器PC（R15）中写入目标地址值。

通过向程序计数器PC写入跳转地址值，可以实现在4GB的地址空间中的任意跳转。

使用跳转指令，其跳转空间受到限制。

跳转指令1

1．B跳转指令

格式：

B{};

功能：

PC=PC+addr左移两位

addr的值是相对当前PC（即寄存器R15）的值的一个偏移量，而不是一个绝对地址，它是24位有符号数。

实际地址的值由汇编器来计算.

addr的值有符号扩展为32位后，左移两位，然后与PC值相加，即得到跳转的目的地址。

跳转的范围为-32MB~+32MB。

例如：

Bexit;程序跳转到标号exit处

…exit…

跳转指令2

2．BL带返回的跳转指令

格式：

BL{};

功能：

同B指令，但BL指令执行跳转操作的同时，还将PC（寄存器R15）的值保存到LR寄存器（寄存器R14）中。

该指令用于实现子程序调用，程序的返回可通过把LR寄存器的值复制到PC寄存器中来实现。

例如：

BLfunc;调用子程序func

…

func

…

MOVR15,R14;子程序返回

跳转指令2

由于返回地址保存在寄存器里，在保存R14之前不应再调用下一级的嵌套子程序；否则，新的返回地址将覆盖原来的返回地址，就无法返回到原来的调用位置。

这时一般是把R14压入存储器中的堆栈。

由于子程序经常还需要一些工作寄存器，所以可使用多寄存器存储指令同时把这些寄存器中原有的数据一起存储。

例如：

BLSUB1

…

SUB1STMFDR13!

{R0-R2,R14};保存工作和链接寄存器

BLSUB2

…SUB2…

对于不调用其他子程序的子程序（叶子程序），不需要保存R14，因为它不会被覆盖。

跳转指令3

3．BLX带返回和状态切换的跳转指令

格式：

BLX;或BLX;

功能：

处理器跳转到目标地址处，并将PC（寄存器R15）的值保存到LR寄存器（R14）中。

若为第二种格式，寄存器Rn的值是转移目标，Rn的第0位拷贝到CPSR中的T位（决定是继续执行还是切换到Thumb指令），[31:

0]位移入PC；

如果Rn[0]是1，则处理器切换执行Thumb指令，并在Rn中的地址开始执行，但是需将最低为清零；如果Rn[0]是0，则处理器继续执行ARM指令，并在Rn中的地址处开始执行，但需将Rn[1]清零。

该指令用于子程序调用和程序状态的切换。

例如：

BLXT16;跳转到标号T16处执行，T16后面的指令为Thumb指令

…

CODE16

T16后面指令为Thumb指令

…

跳转指令4

4．BX带状态切换的跳转指令

格式：

BX;

功能：

处理器跳转到目标地址处，从那里继续执行；

目标地址为寄存器Rn的值和0xFFFFFFFE作与操作的结果。

目标地址处的指令可以是ARM指令，也可以是Thumb指令。

例如：

ADRR0,exit;标号exit处的地址装入R0中

BXR0;跳转到exit处

Load/Store指令

Load/Store指令用于寄存器和内存间数据的传送。

Load用于把内存中的数据装载到寄存器中。

Store用于把寄存器中的数据存入内存。

该集合的指令使用频繁，在指令集中最为重要，因为其他指令只能操作寄存器，当数据存放在内存中时，必须先把数据从内存装载到寄存器，执行完后再把寄存器中的数据存储到内存中。

Load/Store指令分为3类：

（1）单一数据传送指令（LDR和STR等）

（2）多数据传送指令（LDM和STM）

（3）数据交换指令（SWP和SWPB）

条件执行的举例

将流程图对应GCD算法转换成

1）普通汇编代码

2）ARM汇编代码.

只使用CMP,B及SUB指令

条件执行的举例

普通汇编代码

gcdcmpr0,r1;reachedtheend?

beqstop

bltless;ifr0>r1

subr0,r0,r1;subtractr1fromr0

balgcd

lesssubr1,r1,r0;subtractr0fromr1

balgcd

stop

ARM代码

gcdcmpr0,r1;ifr0>r1

subgtr0,r0,r1;subtractr1fromr0

subltr1,r1,r0;elsesubtractr0fromr1

bnegcd;

Load/Store指令1-1

1．LDR字数据加载指令

格式：

LDR{},;

功能：

把addr所表示的内存地址中的字数据装载到目标寄存器Rd中，同时还可以把合成的有效地址写回到基址寄存器。

地址addr可以是一个简单的值、一个偏移量，或者是一个被移位的偏移量。

寻址方式：

Rn：

基址寄存器。

Rm：

变址寄存器。

Index：

偏移量，12位的无符号数。

LDRRd,[Rn]

;把内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd中

LDRRd,[Rn,Rm]

;将内存中地址为Rn+Rm的字数据装入寄存器Rd中

Load/Store指令1-2

LDRRd,[Rn,＃index]

;将内存中地址为Rn+index的字数据装入Rd中

LDRRd,[Rn,Rm,LSL＃5]

;将内存中地址为Rn+Rm×32的字数据装入Rd

LDRRd,[Rn,Rm]！

;将内存中地址为Rn+Rm的字数据装入Rd，并将新地址Rn+Rm写入Rn

LDRRd,[Rn,＃index]！

;将内存中地址为Rn+index的字数据装入Rd，并将新地址Rn+index写入Rn

LDRRd,[Rn,Rm，LSL＃5]！

;将内存中地址为Rn+Rm×32的字数据装入Rd，并将新地址Rn+Rm×32写入Rn

Load/Store指令1-3

LDRRd,[Rn],Rm

;将内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd，并将新地址Rn+Rm写入Rn

LDRRd,[Rn],＃index;将内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd，并将新地址Rn+index写入Rn

LDRRd,[Rn],Rm,LSL＃5

;将内存中地址为Rn的字数据装入寄存器Rd，并将新地址Rn+Rm×32写入Rn

例如：

LDRR0,[R1,R2,LSL＃5]!

;将内存中地址为R1+R2×32的字数据装入寄存器R0，并将新地址R1+R2×32写入R1

Load/Store指令2

LDRB字节数据加载指令

格式：

LDR{}B,;

功能：

同LDR指令，但该指令只是从内存读取一个8位的字节数据而不是一个32位的字数据，并将Rd的高24位清0。

例如：

LDRBR0,[R1]

;将内存中起始地址为R1的一个字节数据装入R0中

Load/Store指令3

3．LDRBT用户模式的字节数据加载指令

格式：

LDR{}BT,;

功能：

同LDRB指令，但无论处理器处于何种模式，都将该指令当作一般用户模式下的内存操作。

Load/Store指令4

4．LDRH半字数据加载指令

格式：

LDR{}H,;

功能：

同LDR指令，但该指令只是从内存读取一个16位的半字数据而不是一个32位的字数据，并将Rd的高16位清0。

例如：

LDRHR0,[R1]

;将内存中起始地址为R1的一个半字数据装入R0中

Load/Store指令5

5．LDRSB有符号的字节数据加载指令

格式：

LDR{}SB,;

功能：

同LDRB指令，但该指令将寄存器Rd的高24位设置成所装载的字节数据符号位的值。

例如：

LDRSBR0,[R1]

;将内存中起始地址为R1的一个字节数据装入R0中，R0的高24位设置成该字节数据的符号位

Load/Store指令6

6．LDRSH有符号的半字数据加载指令

格式：

LDR{}SH,;

功能：

同LDRH指令，但该指令将寄存器Rd的高16位设置成所装载的半字数据符号位的值。

例如：

LDRSHR0,[R1]

;将内存中起始地址为R1的一个16位半字数据装入R0中，R0的高16位设置成该半字数据的符号位

Load/Store指令7

7．LDRT用户模式的字数据加载指令

格式：

LDR{}T,;

功能：

同LDR指令，但无论处理器处于何种模式，都将该指令当作一般用户模式下的内存操作。

addr所表示的有效地址必须是字对齐的，否则从内存中读出的数值需进行循环右移操作。

Load/Store指令8

8．STR字数据存储指令

格式：

STR{},;

功能：

把寄存器Rd中的字数据（32位）保存到addr所表示的内存地址中，同时还可以把合成的有效地址写回到基址寄存器。

地址addr可以是一个简单的值、一个偏移量，或者是一个被移位的偏移量。

寻址方式同LDR指令。

例如：

STRR0,[R1,＃5]!

;把R0中的字数据保存到以R1+5为地址的内存中，然后R1＝R1+5

STR指令应用举例

 STR指令应用举例

Load/Store指令9

9．STRB字节数据存储指令

格式：

STR{}B,;

功能：

把寄存器Rd中的低8位字节数据保存到addr所表示的内存地址中。

其他用法同STR指令。

例如：

STRBR0,[R1]

;将寄存器R0中的低8位数据存入R1表示的内存地址中

Load/Store指令10

10．STRBT用户模式的字节数据存储指令

格式：

STR{}BT,;

功能：

同STRB指令，但无论处理器处于何种模式，该指令都将被当作一般用户模式下的内存操作。

Load/Store指令11

11．STRH半字数据存储指令

格式：

STR{}H,;

功能：

把寄存器Rd中的低16位半字数据保存到addr所表示的内存地址中，而且addr所表示的地址必须是半字对齐的。

其他用法同STR指令。

例如：

STRHR0,[R1]

;将寄存器R0中的低16位数据存入R1表示的内存地址中

存储格式对于加载/存储指令的影响

Load/Store指令12

12．STRT用户模式的字数据存储指令

格式：

STR{}T,;

功能：

同STR指令，但无论处理器处于何种模式，该指令都将被当作一般用户模式下的内存操作。

Load/Store指令13-1

13．LDM批量数据加载指令

格式：

LDM{}{}{!

},{^};

功能：

从一片连续的内存单元读取数据到各个寄存器中，内存单元的起始地址为基址寄存器Rn的值，各个寄存器由寄存器列表regs表示。

该指令一般用于多个寄存器数据的出栈。

type字段种类：

IA：

每次传送后地址加1。

IB：

每次传送