ARM指令系統（通用指令）
一、ARM指令
1. ARM匯編指令(ARM公司定)
一潭訓編指令唯一對應一潭訓器指令
MOV R0, #5 => 010101...
操作碼: 表示是何種操作 "指令助詞符"
MOV 表示 移動
ADD 表示 加法
....
運算元:
結果運算元： 用來保存計算的結果
運算運算元：
第一運算元
第二運算元
ADD R0,R1, R2
指令是用來“運算”：運算子
運算元
2. 偽指令(由編譯器廠商定的，keil環境下有keil的偽指令，
gnu環境有gnu的偽指令)
int a = 5;
=>
a
DCD 5
3. 宏指令(同上，由編譯器廠商指定)
二 ARM 中CMP和各種條件判斷
CMP R1, R2; => if R1 == R2 , R1 - R2結果為0,
xPSR.Z == 1
//MOV(xPSR.Z == 1) R0, #250
MOVEQ R0, #250
EQ "equal" => 檢查 xPSR.Z == 1
EQ => 條件
條件碼 含義 測驗的標志(xPSR中的標志位)
EQ = Equal(相等) Z==1
NE ！= Not Equal(不相等) Z==0
CS/HS (無符號數)>= Carry Set (C == 1)
unsigned Higher or Same C == 1
>=
a >= b
a - b無須借位。=> a >= b
"無須借位" 表示 做減法時 不需要借位
C == 1
C == 1表示在做減法時，沒有借位。
CC/LO (無符號數)< Carry Clear(C == 0) C == 0
unsigned LOwer
<
a < b
a - b就需要借位(C == 0)
MI MInous(負數) N == 1
a < b
a - b < 0(N == 1)
PL Positive or Zero(非負數) N == 0
a >= b
VS V Set(溢位) V == 1
VC V Clear(沒溢位) V == 0
HI (無符號數)> unsigned HIgher (C == 1) && (Z == 0)
a > b
a - b > 0
a - b 沒有借位(C == 1)并且結果不為0(Z == 0)
LS (無符號數)<= unsigned Lower or Same (C == 0) || (Z == 1)
a <= b
a - b <= 0
GE >= signed Greater or Equql N == V
>=
LT < Less Than N != V
<
GT > Greater Than (N == V) && (Z == 0)
>
LE <= Less than or Equal (Z==1) ||(N != V)
三、ARM移位運算
LSL #n
Logic Shift Left 邏輯左移n位,
Logic邏輯移位，無論是左移還是右移，空出的位，都補0
LSR #n
Logic Shift Right 邏輯右移n位,
在移出的位為0的情況下，
LSL #n 就相當于在原暫存器值 乘以 2的n次方
LSR #n 就相當于在原暫存器值 除以 2的n次方
ASR #n 算術右移n位
算術移位，不應該改變它的符號。
最高n位補符號位的值.
ASL #n 沒有。 => LSL
ROR #n ROtate Right 回圈右移
把右邊移的n位，補到最左邊。
RRX 帶擴展的回圈右移1位
帶C(xPSR.C) 那個位
type Rs
type為上述移位方式的一種，如: LSL, LSR,ASR, ROR, RRX...
Rs偏移量暫存器，低8位有效，要移的bit位數保存在Rs中。
如:
MOV R1, #8
LSL R1 => 邏輯左移8位。
如:
ADD R0, R1, R2, LSR #2
R1 + R2 >> 2 -> R0
四、ARM指令(UAL)
1. ARM存盤器訪問指令
用來在存盤器(Memory,) 《－》暫存器之間傳遞資料
把資料從存盤器 -> 暫存器 加載 Loader
把資料從暫存器 -> 存盤器 存盤 Store
(1)
LDR{cond} {S} {B/H} Rd, <地址>
STR{cond} {B/H} Rd, <地址>
LDR加載，把存盤器<地址>中的內容加載到 暫存器Rd中
STR存盤，把暫存器Rd中的內容，存盤到存盤器<地址>中去
沒有指令可以實作兩者直接傳遞資料，怎么辦?先LDR加載，再STR存盤
存盤器的地址是按位元組編號的，
[0x2000 0000] -> R1
請問，你是加載一個位元組，還是兩個位元組，還是4個位元組呢？
NOTE：
a. B: Byte一個位元組， H: Half word半字(兩個位元組), 如果省略，默認為4個位元組
B/H決定加載/存盤多少個位元組
S: Signed把地址的那個變數，當作是一個有符號的。
如果沒有S就把地址的那個變數，當作是一個無符號的。
短 -> 長的（B/H）。有符號來說，高位全部補符號位，
如果是無符號的，高位全部補0
b. 地址確定方式： 基址暫存器 + 偏移量
地址值肯定需要在一個暫存器中
即：
地址值
[Rn, 偏移量] Rn + 偏移量 Rn值不變
[Rn, 偏移量]! Rn + 偏移量 Rn值=Rn+ 偏移量
[Rn], 偏移量 Rn Rn值=Rn + 偏移量
[]內表示存盤器的地址值 ，
如果有!或，偏移量在[]外邊，則表示做完后，基址值自動增加偏移量
偏移量有以下3種方式:
立即數:
如: LDR R1, [R0, #0x12]
[R0+0x12] -> R1
暫存器
如: LDR R1, [R0, R2]
[R0+R2] -> R1
暫存器及移位常數
如: LDR R1, [R0, R2, LSL #2]
[R0 + R2 << 2] -> R1
例子：
(1.1) char ch =0x80; //編譯時刻或運行時刻，為ch分配一個存盤器空間 0x2000 0000
int a; //編譯時刻或運行時刻，為a分配一個存盤器空間 0x2000 0004
a = ch;
MOV R0, #0x20000000 ;
MOV R1, #0x80
STRB R1, [R0]
LDRSB R3, [R0]
ADD R2, R0, #4
STR R3, [R2]
(1.2)
unsigned char ch =0x80; //編譯時刻或運行時刻，為ch分配一個存盤器空間 0x2000 0000
int a; //編譯時刻或運行時刻，為a分配一個存盤器空間 0x2000 0004
a = ch;
MOV R0, #0x20000000 ;
MOV R1, #0x80
STRB R1, [R0]
LDRB R3, [R0]
ADD R2, R0, #4
STR R3, [R2]
(1.3)
C語言，全域變數 int a = 7;
區域變數 int a = 7;
//全域變數是編譯時刻就需要確定記憶體地址的
int a = 7 ; // Keil
a
DCD 7
//區域變數是運行時刻確定其地址的
int a = 7;
MOV R0, SP ;//當前堆疊頂的地址，作為變數a的地址
SUB SP, SP ,#4 //堆疊頂元素--
MOV R1, #7
STR R1, [R0]
(2) 多暫存器存取
在一個連續的存盤器地址上，進行多個暫存器的存取。
加載 LDR 多 Multi
多暫存器加載 LDM Loader Multi
多暫存器存盤 STM Store Multi
LDM{cond}<模式> Rn{!}, reglist
STM{cond}<模式> Rn{!}, reglist
a. 這兩條指令只是通過一個暫存器 Rn指定了一個存盤器的地址，
存盤器的多個地址，是連續增加，還是連續遞減呢?
由<模式>來指定:
注意：無論是哪種模式，低地址都是對應編號低的暫存器
IA: Incrememt After() 每次傳送后地址自動增加(+4) <-----
DB: Decrement Before 每次傳送前地址自動減少(-4) <-----
IB: Increment Before 每次傳送前地址先自動增加(+4)
DA：Decrement After 每次傳送后地址自動減少(-4)
ARM Cortex M4只使用IA, DB
b. reglist: 表示暫存器串列，可以包含多個暫存器，
使用","隔開，暫存器由小到大排列
如： {R1,R3,R4,R5}
{R1,R3-R5}
c. ! 可加可不加
加： 表示最后存盤器的地址寫入到Rn中去。
不加： 最后Rn的值不變
例子： 模擬C函式的實作
“現場保護” ：
“現場恢復”
MOV R0, #0x20000000
ADD R0, R0, #0x10 ; R0 <- 0x20000010
;把記憶體地址0x20000010那塊空間，當作是一個“堆疊”’
MOV R1, #1
MOV R2, #2
MOV R3, #3
;如下是另外一個程序的代碼
; "現場保護" R1 - R3 => 記憶體
STMDB R0!, {R1-R3}
; DB: Decrement Before,傳送前，先-4
; R0 = R0 - 4: 0x2000 000C
; COPY: R3 -> [0x2000 000c]
; R0 = R0 - 4: 0x2000 0008
; COPY: R2 -> [0x2000 0008]
; R0 = R0 - 4: 0x2000 0004
; COPY: R1 -> [0x2000 0004]
MOV R1, #0
MOV R2, #0
MOV R3, #0
;"現場恢復"
LDMIA R0!, {R1-R3}
(3) 堆疊操作：堆疊的低地址對應編號低的暫存器
壓堆疊: PUSH <reglist>
出堆疊: POP <reglist>
"堆疊"就是一塊記憶體，上面那兩條指令，并沒有指定記憶體地址，
PUSH, POP用的地址暫存器是SP
堆疊有四種型別：
A: add 遞增堆疊 D: Dec遞減堆疊
SP堆疊 堆疊頂指標，
堆疊頂指標可以保存元素 -> 滿堆疊 Full
也可以指向空(不保存元素) ->空堆疊 Empty
EA: 空遞增
PUSH X
X -> [SP]
sp ++
POP x
sp--
[sp] -> x
FA: 滿遞增
PUSH X
sp ++
x -> [SP]
POP x
[sp] -> x
sp --
ED: 空遞減
PUSH X
x -> [sp]
SP--
POP x
sp++
[sp] -> x
FD: 滿遞減 <----- ARM采用的堆疊形式是: FD滿遞減堆疊
PUSH X
sp--
x -> [sp]
POP x
[sp] -> x
sp++
例子： C函式的實作
“現場保護” ：
“現場恢復”
MOV R1, #1
MOV R2, #2
MOV R3, #3
PUSH {R1-R3}
MOV R1, #0
MOV R2, #0
MOV R3, #0
;"現場恢復"
POP {R1-R3}
請分析以上代碼，執行：
相應的堆疊中的內容是什么
SP: 0x2000 0408
2. ARM資料處理指令 -> 對暫存器內容操作
資料傳送指令
算術運算指令
邏輯運算指令
比較指令
(1) 資料傳送指令
MOV{cond}{S} Rd, operand2 ; Rd <-- operand2
MVN{cond}{S} Rd, operand2 ; Rd <--- ~operand2(取反)
S: 表示結果影響xPSR狀態標志位
第二運算元 operand2 -> Rd
如:
MOV R0, #3
MOV R1, R0
MOV R2, R1, LSL #2
－－－－－
register int a = 5; //register暫存器變數，建議編譯器把后面的
//的那個變數放到暫存器中，why?
// 考慮程式經常頻繁訪問a,放在暫存器中要比
// 放到記憶體中，要快。
MOV R8, #5
(2) 算術運算： 加減
ADD{cond}{S} Rd, Rn, operand2; Rd <--- Rn + operand2
ADC{cond}{S} Rd, Rn, operand2; Rd <--- Rn + operand2 + xPSR.C
例子:
實作64bits 加法 a + b -> c
a : R1 R0
b : R3 R2
c : R5 R4
ADDS R4, R2, R0
ADCS R5, R3, R1
SUB{cond}{S} Rd, Rn, operand2; Rd <--- Rn - operand2
SBC{cond}{S} Rd, Rn, operand2; Rd <--- Rn - operand2 - !xPSR.C 帶借位的減法
例子 實作64bits 加法 a - b -> c
a : R1 R0
b : R3 R2
c : R5 R4
SUBS R4, R0, R2 ; 此時 if R0 - R2產生的借位 -> xPSR.C == 0?
SBCS R5, R1, R3 ; R1 - R3 - 借位
借位： !xPSR.C
RSB 逆向減法指令
Reserve
RSB{cond}{S} Rd, Rn, operand2; operand2 - Rn -> Rd
RSC{cond}{S} Rd, Rn, operand2; operand2 - Rn - !xPSR.C -> Rd 帶借位的逆向減法
(3) 邏輯運算指令 (按位)
AND{cond}{S} Rd, Rn, operand2; AND 與， Rn & operand2 -> Rd 按位與
ORR{cond}{S} Rd, Rn, operand2; OR 或， Rn | operand2 -> Rd 按位或
EOR{cond}{S} Rd, Rn, operand2; EOR 異或 Rn ^ operand2 -> Rd 按位異或
BIt Clear 位清零，把一個指定暫存器的中，指定的bit位給清掉
BIC{cond}{S} Rd, Rn, operand2; Rn & (~operand2) -> Rd
把Rn中 operand2中的為1的哪些位置上的bit位清掉。
MOV R0, #0xf
BIC R2, R1, R0
把R1的低四位清掉，再賦值給R2
(4) 比較指令： 不需要加S,直接影響xPSR中的標志位。運算結果不保存。
CMP Rn, operand2; 比較Rn與operand2的大小 Rn - operand2
if Rn == operand2
CMP Rn, operand2
xPSR.Z == 1 => EQ
CMN Rn, operand2; 比較Rn與operand2的大小， Rn + operand2(負數比較)
思考一下!!!
TST Rn, operand2 ; Rn & operand2
用來測驗Rn中特定的bit位是否為1.
Rn & operand2 => xPSR.Z == 1
=> 說明operand2中為1的哪些bit的，在
Rn都為0!!!!!!!!
例子:
測驗R2中的第2和第3bit位,是否為1
1100
TST R2, #(1 << 3) | (1 << 2)
xPSR.Z == 1 => EQ
xPSR.Z == 0 => NE
TEQ Rn, operand2 ; Rn ^ operand2
Rn == operand2 => Rn ^ operand2 == 0 => xPSR.Z == 1
3. 乘法指令
略
4.分支指令:用來實作代碼的跳轉
有兩種方式可以實作程式的跳轉
(1) 分支指令
B lable ; lable -> PC, 不帶回傳的跳轉
BL lable ; LR <- PC - 4(基于指令三級流水線，)
PC - 4下一條指令的地址。
PC <- lable
BL lable; 程序呼叫，函式呼叫
(2) 直接向PC暫存器賦值
MOV PC, LR
MOV PC, #0x80000000五
四、程式
回圈是如何實作的
for (i = 1, sum = 0; i <= 10;i++)
{
sum = sum + i;
}
=>
把變數 -> 暫存器
i -> R0
sum-> R1
;回圈的初始條件，各個變數的初始值
MOV R0, #1
MOV R1, #0
;用兩個標號，分別標識回圈體的開始和結束
;只用一個標號，也可以，標識回圈體的開始
loop
CMP R0, #10
BGT loop_end ; GT R0 > 10
ADD R1, R1, R0
ADD R0, R0, #1
B loop
loop_end
五、題目
用匯編語言實作100以內所有素數之和
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問題是啥，是五嗎。直接用c寫一個，compiler把c變成匯編不就得了轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qita/105565.html
標籤：單片機/工控
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