嵌入式原理课件：第3章 ARM指令集介绍

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1、1第第3章章 ARM指令集介绍指令集介绍2第3章 内容p ARM指令集p 一些基本的ARM指令功能段p Thumb指令介绍ARM指令集跳转指令 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：跳转指令B；带返回的跳转指令BL；带返回和状态切换的跳转指令BLX；带状态切换的分支指令BX。ARM跳转指令指令编码跳转指令B/BL指令编码格式指令执行的条件码L区别B指令（L为0）和BL指令（L为1）24位有符号立即数（偏移量）分支指令BX指令编码格式指令执行的条件码Rm目标地址寄存器，该寄存器装载跳转地址助记符说明操作条件

2、码位置B label跳转指令PClabelBcondBL label带链接的跳转指令LRPC-4，PClabelBLcondBX Rm带状态切换的跳转指令PCRm，切换处理器状态BXcondARM指令跳转指令助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置B labelB label分支指令分支指令PCPClabellabelBcondBcondBL label带链接的分支指令LRPC-4，PClabelBLcondBX Rm带状态切换的分支指令PCRm，切换处理器状态BXcondARM指令跳转指令 跳转指令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

3、址固定为0)。指令格式如下：Bcond Label 应用示例：B WAITA;跳转到WAITA标号处 B0 x1234;跳转到绝对地址0 x1234处 BL LabelxxxxxxLabelxxxMOV PC,LRAddr1Addr2xxxxxxLRPC助记符说明操作条件码位置B label分支指令PClabelBcondBL labelBL label带链接的分支指令带链接的分支指令LRLRPC-4PC-4，PCPClabellabelBLcondBLcondBX Rm带状态切换的分支指令PCRm，切换处理器状态BXcondARM指令跳转指令 带链接的跳转指令BL指令适用于子程序调用，使用该

4、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：BLcond 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 应用示例（调用子程序）：BL Label助记符说明操作条件码位置B label分支指令PClabelBcondBL label带链接的分支指令LRPC-4，PClab

5、elBLcondBX RmBX Rm带状态切换的分支指令带状态切换的分支指令PCPCRmRm，切换处理器状态，切换处理器状态BXcondBXcondARM指令跳转指令 带状态切换的跳转指令BX指令，该指令可以根据跳转地址（Rm）的最低位来切换处理器状态。其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：BXcond Rm跳转地址Rm0跳转后CPSR标志T位处理器状态00ARM11Thumb助记符说明操作条件码位置B label分支指令PClabelBcondBL label带链接的分支指令LRPC-4，PClabelBLcondBX RmBX

6、 Rm带状态切换的分支指令PCRm，切换处理器状态BXcondARM指令跳转指令 带状态切换的跳转指令带状态切换的跳转指令BXBX指令，该指令可以根据跳指令，该指令可以根据跳转地址（转地址（RmRm）的最低位来切换处理器状态。若）的最低位来切换处理器状态。若RmRm的位的位00为为1 1，则指令将则指令将CPSRCPSR中的标志中的标志T T置位，且将目标地址的代码解释为置位，且将目标地址的代码解释为ThumbThumb代码；指令格式如下：代码；指令格式如下：BXcond Rm 应用示例：ADRL R0,ThumbFun+1 ;将Thumb程序的入口地址加1存入R0 BX R0 ;跳转到R0指

7、定的地址，;并根据R0的最低位来切换处理器状态BLX 带返回和状态切换的跳转指令带返回和状态切换的跳转指令10p格式：格式：BLX ;或或BLX ;p功能：功能：处理器跳转到目标地址处，并将处理器跳转到目标地址处，并将PC（寄存器（寄存器R15）的值保存到）的值保存到LR寄存器（寄存器（R14）中。）中。p如果目标地址处为如果目标地址处为Thumb指令，则程序状态从指令，则程序状态从ARM状状态切换为态切换为Thumb状态。状态。p该指令用于子程序调用和该指令用于子程序调用和程序状态的切换程序状态的切换。p例如：例如：BLX T16;跳转到标号跳转到标号T16处执行，处执行，T16后面的指令为

8、后面的指令为Thumb指令指令CODE16T16后面指令为后面指令为Thumb指令指令 ARM指令集ARM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；比较指令。数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作对寄存器的内容进行操作，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，以使指令影响状态标志。ARM数据处理指令指令编码指令执行的条件码I用于区别立即数（I为1）和寄存器移位（I为0）opcode数据处理指令操作码第二操作数Rd目标寄存器Rn第一操作数寄存器S设置条件码，与指令中的S位对应带进位加法ADC0101带进位减法指令SBC0110带进位逆向

9、减法指令RSC0111位测试指令TST1000相等测试指令TEQ1001比较指令CMP1010负数比较指令CMN1011逻辑或操作指令ORR1100数据传送MOV1101位清除指令BIC1110数据非传送MVN1111加法运算指令ADD0100逆向减法指令RSB0011减法运算指令SUB0010逻辑异或操作指令EOR0001逻辑与操作指令AND0000说明指令助记符操作码opcode操作码功能表助记符说明操作条件码位置MOV Rd,operand2数据传送Rdoperand2 MOVcondSMVN Rd,operand2数据非传送Rd(operand2)MVNcondSARM数据处理指令数据

10、传送注：当后缀S时，这些指令根据结果更新标志N和Z，在计算Operand2时更新标志C，不影响标志V。MOV指令将8位立即数（参看“第2操作数：#immed_8r常数表达式 ”）或寄存器传送到目标寄存器（Rd），可用于移位运算等操作。指令格式如下：MOVcondS Rd,operand2 MOV指令举例如下：MOVR11,#0 xF000000B;R1=0 xF000000B MOVR0,R1;R0=R1 MOVSR3,R1,LSL#2;R3=R12，并影响标志位 MOVPC,LR;PC=LR，子程序返回 助记符说明操作条件码位置MOV Rd,operand2MOV Rd,operand2数据

11、传送Rdoperand2 MOVcondSMVN Rd,operand2数据非传送Rd(operand2)MVNcondSARM数据处理指令数据传送助记符说明操作条件码位置MOV Rd,operand2数据传送Rdoperand2 MOVcondSMVN Rd,operand2MVN Rd,operand2数据非传送Rd(operand2)MVNcondSARM数据处理指令数据传送 MVN指令将8位图立即数（参看“第2操作数：#immed_8r常数表达式 ”）或寄存器（operand2）按位取反后传送到目标寄存器（Rd），因为其具有取反功能，所以可以装载范围更广的立即数。指令格式如下：MVNc

12、ondS Rd,operand2 MVN指令举例如下：MVNR1,#0 xFF;R1=0 xFFFFFF00 MVNR1,R2;将R2按位取反，结果存到R1助记符说明操作条件码位置ADD Rd,Rn,operand2加法运算指令RdRn+operand2ADDcondSSUB Rd,Rn,operand2减法运算指令RdRn-operand2SUBcondSRSB Rd,Rn,operand2逆向减法指令Rdoperand2-RnRSBcondSADC Rd,Rn,operand2带进位加法RdRn+operand2+CarryADCcondSSBC Rd,Rn,operand2带进位减法指令

13、RdRn-operand2-(NOT)CarrySBCcondSRSC Rd,Rn,operand2带进位逆向减法指令Rdoperand2-Rn-(NOT)CarryRSCcondSARM数据处理指令算术运算注：这些指令影响N，Z，C和V标志位。助记符说明操作条件码位置ADD Rd,Rn,operand2ADD Rd,Rn,operand2加法运算指令RdRn+operand2ADDcondSSUB Rd,Rn,operand2减法运算指令RdRn-operand2SUBcondSRSB Rd,Rn,operand2逆向减法指令Rdoperand2-RnRSBcondSADC Rd,Rn,op

14、erand2带进位加法RdRn+operand2+CarryADCcondSSBC Rd,Rn,operand2带进位减法指令RdRn-operand2-(NOT)CarrySBCcondSRSC Rd,Rn,operand2带进位逆向减法指令Rdoperand2-Rn-(NOT)CarryRSCcondSARM数据处理指令算术运算 加法运算指令ADD指令将operand2的值与Rn的值相加，结果保存到Rd寄存器。指令格式如下：ADDcondS Rd,Rn,operand2 应用示例：ADDS R1,R1,#1020;R1=R1+1020，并影响标志位 ADD R1,R1,R2,LSL#2;R

15、1=R1+R22 助记符说明操作条件码位置ADD Rd,Rn,operand2加法运算指令RdRn+operand2ADDcondSSUB Rd,Rn,operand2SUB Rd,Rn,operand2减法运算指令RdRn-operand2SUBcondSRSB Rd,Rn,operand2逆向减法指令Rdoperand2-RnRSBcondSADC Rd,Rn,operand2带进位加法RdRn+operand2+CarryADCcondSSBC Rd,Rn,operand2带进位减法指令RdRn-operand2-(NOT)CarrySBCcondSRSC Rd,Rn,operand2带

16、进位逆向减法指令Rdoperand2-Rn-(NOT)CarryRSCcondSARM数据处理指令算术运算 减法运算指令SUB指令用寄存器Rn减去operand2，结果保存到Rd中。指令格式如下：SUBcondS Rd,Rn,operand2 应用示例：SUBSR0,R0,#240;R0=R0-240，并影响标志位 SUBSR2,R1,R2;R2=R1-R2，并影响标志位 助记符说明操作条件码位置ADD Rd,Rn,operand2加法运算指令RdRn+operand2ADDcondSSUB Rd,Rn,operand2减法运算指令RdRn-operand2SUBcondSRSB Rd,Rn,

17、operand2RSB Rd,Rn,operand2逆向减法指令Rdoperand2-RnRSBcondSADC Rd,Rn,operand2带进位加法RdRn+operand2+CarryADCcondSSBC Rd,Rn,operand2带进位减法指令RdRn-operand2-(NOT)CarrySBCcondSRSC Rd,Rn,operand2带进位逆向减法指令Rdoperand2-Rn-(NOT)CarryRSCcondSARM数据处理指令算术运算 逆向减法运算指令RSB指令将operand2的值减去Rn，结果保存到Rd中。指令格式如下：RSBcondS Rd,Rn,operand

18、2 应用示例：RSB R3,R1,#0 xFF00 ;R3=0 xFF00-R1 RSBS R1,R2,R2,LSL#2 ;R1=(R210,则执行本指令 助记符说明操作条件码位置CMP Rn,operand2比较指令标志N、Z、C、VRn-operand2CMPcondCMN Rn,operand2CMN Rn,operand2负数比较指令标 志 N、Z、C、VRn+operand2CMNcondTST Rn,operand2位测试指令标志N、Z、C、VRn&operand2TSTcondTEQ Rn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、VRn operand2TEQcondARM数

19、据处理指令比较指令 负数比较指令CMN指令使用寄存器Rn的值加上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：CMNcondRn,operand2 应用示例：CMNR0,#1;R0+1，判断R0是否为1的补码;如果是，则设置Z标志位助记符说明操作条件码位置CMP Rn,operand2比较指令标志N、Z、C、VRn-operand2CMPcondCMN Rn,operand2CMN Rn,operand2负数比较指令标 志 N、Z、C、VRn+operand2CMNcondTST Rn,operand2位测试指

20、令标志N、Z、C、VRn&operand2TSTcondTEQ Rn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、VRn operand2TEQcondARM数据处理指令比较指令 负数比较指令CMN指令使用寄存器Rn的值加上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：CMNcondRn,operand2注意：CMN指令与ADDS指令的区别在于CMN指令不保存运算结果。CMN指令可用于负数比较，比如CMN R0,#1指令则表示R0与-1比较，若R0为-1(即1的补码)，则Z置位；否则Z复位。助记符说明操作条件码

21、位置CMP Rn,operand2比较指令标志N、Z、C、VRn-operand2CMPcondCMN Rn,operand2负数比较指令标 志 N、Z、C、VRn+operand2CMNcondTST Rn,operand2TST Rn,operand2位测试指令标志N、Z、C、VRn&operand2TSTcondTEQ Rn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、VRn operand2TEQcondARM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

22、标志来判断是否执行。指令格式如下：TSTcond Rn,operand2 应用示例：TSTR0,#0 x01;判断R0的最低位是否为0 TSTR1,#0 x0F;判断R1的低4位是否为0 助记符说明操作条件码位置CMP Rn,operand2比较指令标志N、Z、C、VRn-operand2CMPcondCMN Rn,operand2负数比较指令标 志 N、Z、C、VRn+operand2CMNcondTST Rn,operand2位测试指令标志N、Z、C、VRn&operand2TSTcondTEQ Rn,operand2TEQ Rn,operand2相等测试指令标志N、Z、C、VRn ope

23、rand2TEQcondARM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。不保存运算结果不保存运算结果，指令格式如下：TEQcond 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)ARM指令集指令集乘法指令乘法指令 ARM具有三种乘法指令，分别为：3232位乘法指令；3232位乘加指令；3232位结果为64位的乘/乘加指令。ARM指令乘法指令乘法指令编码指令执行的条件码Opcode乘法指令操作码

24、S设置条件码，与指令中的S位对应Rm为被乘数寄存器Rn/RdLo为MLA指令相加的寄存器或64位乘法指令的目标寄存器（低32位）Rd/RdHi为目标寄存器或64位乘法指令的目标寄存器（高32位）Rs为乘数寄存器64位有符号乘加指令SMLAL11164位有符号乘法指令SMULL11064位无符号乘加指令UMLAL10164位无符号乘法指令UMULL10032位乘加指令MLA00132位乘法指令MUL000说明指令助记符操作码opcode操作码功能表助记符说明操作条件码位置MUL Rd,Rm,Rs32位乘法指令RdRm*Rs (RdRm)MULcondSMLA Rd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令

25、RdRm*Rs+Rn (RdRm)MLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs UMULLcondSUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*RsSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSARM指令乘法指令助记符说明操作条件码位置M

26、UL Rd,Rm,RsMUL Rd,Rm,Rs32位乘法指令RdRm*Rs (RdRm)MULcondSMLA Rd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令RdRm*Rs+Rn (RdRm)MLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs UMULLcondSUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*RsSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,R

27、m,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSARM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。Rd,Rm,Rs不能为R15。只影响CPSR中的N位和Z位，不影响V，C不确定。指令格式如下：MULcondS Rd,Rm,Rs 应用示例：MUL R1,R2,R3 ;R1=R2R3 MULS R0,R3,R7 ;R0=R3R7，影响CPSR中的N位和Z位 助记符说明操作条件码位置MUL Rd,Rm,Rs32位乘法指令RdRm*Rs (RdRm)MULcondSMLA Rd,Rm,Rs,RnMLA

28、 Rd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令RdRm*Rs+Rn (RdRm)MLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs UMULLcondSUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*RsSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSARM

29、指令乘法指令 32位乘加指令MLA指令将Rm和Rs中的值相乘，再将乘积加上第3个操作数，结果的低32位保存到Rd中。Rd,Rm,Rs，Rn不能为R15。只影响CPSR中的N位和Z位，不影响V，C不确定。指令格式如下：MLAcondS Rd,Rm,Rs,Rn 应用示例：MLA R1,R2,R3,R0;R1=R2R3+R0助记符说明操作条件码位置MUL Rd,Rm,Rs32位乘法指令RdRm*Rs (RdRm)MULcondSMLA Rd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令RdRm*Rs+Rn (RdRm)MLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,RsUMULL RdLo,RdHi,Rm,

30、Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs UMULLcondSUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*RsSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSARM指令乘法指令 64位无符号乘法指令UMULL指令将Rm和Rs中的值作无符号数相乘，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保

31、存到RdHi中。RdLo/Hi，Rm，Rs不能为R15。RdLo/Hi，Rm必须是不同的寄存器。只影响CPSR中的N位和Z位，标志C和V不确定。指令格式如下：UMULLcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 应用示例：UMULL R0,R1,R5,R8;(R1、R0)=R5R8 助记符说明操作条件码位置MUL Rd,Rm,Rs32位乘法指令RdRm*Rs (RdRm)MULcondSMLA Rd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令RdRm*Rs+Rn (RdRm)MLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs UMULLcondS

32、UMLAL RdLo,RdHi,Rm,RsUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*RsSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSARM指令乘法指令 64位无符号乘加指令UMLAL指令将Rm和Rs中的值作无符号数相乘，64位乘积与RdHi、RdLo相加，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保

33、存到RdHi中。RdLo/Hi，Rm，Rs不能为R15。RdLo/Hi，Rm必须是不同的寄存器。只影响CPSR中的N位和Z位，标志C和V不确定。指令格式如下：UMLALcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 应用示例：UMLAL R0,R1,R5,R8;(R1、R0)=R5R8+(R1、R0)助记符说明操作条件码位置MUL Rd,Rm,Rs32位乘法指令RdRm*Rs (RdRm)MULcondSMLA Rd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令RdRm*Rs+Rn (RdRm)MLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs UMU

34、LLcondSUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,RsSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*RsSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSARM指令乘法指令 64位有符号乘法指令SMULL指令将Rm和Rs中的值作有符号数相乘，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保存到RdHi中。RdL

35、o/Hi，Rm，Rs不能为R15。RdLo/Hi，Rm必须是不同的寄存器。只影响CPSR中的N位和Z位，标志C和V不确定。指令格式如下：SMULLcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 应用示例：SMULLR2,R3,R7,R6;(R3、R2)=R7R6 助记符说明操作条件码位置MUL Rd,Rm,Rs32位乘法指令RdRm*Rs (RdRm)MULcondSMLA Rd,Rm,Rs,Rn32位乘加指令RdRm*Rs+Rn (RdRm)MLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位无符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs UMULLcondSUMLAL RdLo,R

36、dHi,Rm,Rs64位无符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘法指令(RdLo,RdHi)Rm*RsSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,Rm,RsSMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs64位有符号乘加指令(RdLo,RdHi)Rm*Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSARM指令乘法指令 64位有符号乘加指令SMLAL指令将Rm和Rs中的值作有符号数相乘，64位乘积与RdHi、RdLo相加，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保存到RdHi中。RdLo

37、/Hi，Rm，Rs不能为R15。RdLo/Hi，Rm必须是不同的寄存器。只影响CPSR中的N位和Z位，标志C和V不确定。指令格式如下：SMLALcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 应用示例：SMLALR2,R3,R7,R6;(R3、R2)=R7R6+(R3、R2)ARM指令集指令集状态寄存器访问指令状态寄存器访问指令ARM指令集中有两条指令作为杂项指令，它们如下所示：助记符说明操作条件码位置MRS Rd,psr读状态寄存器指令Rdpsr，psr为CPSR或SPSRMRScondMSR psr_fields,Rd/#immed_8r写状态寄存器指令psr_fieldsRd/#immed_

38、8r，psr为CPSR或SPSRMSRcond状态寄存器访问指令状态寄存器访问指令 在ARM处理器中，只有MRS指令可以对状态寄存器CPSR和SPSR进行读操作。通过读CPSR可以了解当前处理器的工作状态。读SPSR寄存器可以了解到进入异常前的处理器状态。该指令不影响条件码。MRScond Rd,psrMRS指令格式指令对应编码指令执行的条件码目标寄存器，不能为R15区别CPSR（为0）和SPSR（为1）寄存器状态寄存器读指令 在ARM处理器中，只有MRS指令可以对状态寄存器CPSR和SPSR进行读操作。通过读CPSR可以了解当前处理器的工作状态。读SPSR寄存器可以了解到进入异常前的处理器状

39、态。MRScond Rd,psrMRS指令格式 应用示例：MRS R1,CPSR;将CPSR状态寄存器读取，保存到R1中 MRS R2,SPSR;将SPSR状态寄存器读取，保存到R2中状态寄存器写指令 在ARM处理器中，只有MSR指令可以对状态寄存器CPSR和SPSR进行写操作。与MRS配合使用，可以实现对CPSR或SPSR寄存器的读-修改-写操作，可以切换处理器模式、或者允许/禁止IRQ/FIQ中断等。MSRcond psr_fields,#immed_8rMSR指令格式1MSRcond psr_fields,RmMSR指令格式2指令执行的条件码CPSR或SPSR指定传送的区域，可以为以下字

40、母（必须小写）的一个或者组合：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)f 标志域屏蔽字节(psr31.24)保存要传送到状态寄存器指定域数据的源寄存器要传送到状态寄存器指定域的立即数状态寄存器写指令 在ARM处理器中，只有MSR指令可以对状态寄存器CPSR和SPSR进行写操作。与MRS配合使用，可以实现对CPSR或SPSR寄存器的读-修改-写操作，可以切换处理器模式、或者允许/禁止IRQ/FIQ中断等。指令执行的条件码CPSR或SPSR指定传送的区域，可以为以下字母（必须小写）的一个或者组合：c 控制域屏蔽字节(psr7.0)

41、x 扩展域屏蔽字节(psr15.8)s 状态域屏蔽字节(psr23.16)f 标志域屏蔽字节(psr31.24)要传送到状态寄存器指定域的立即数MSR指令1编码MSR指令2编码8_bit_immediate：8位位图立即数(1)(2)(3)(4)状态寄存器写指令 在ARM处理器中，只有MSR指令可以对状态寄存器CPSR和SPSR进行写操作。与MRS配合使用，可以实现对CPSR或SPSR寄存器的读-修改-写操作，可以切换处理器模式、或者允许/禁止IRQ/FIQ中断等。应用示例1：;子程序：使能IRQ中断ENABLE_IRQ MRS R0,CPSR BIC R0,R0,#0 x80 MSR CPS

42、R_c,R0 MOV PC,LR 应用示例2：;子程序：禁能IRQ中断DISABLE_IRQ MRS R0,CPSR ORR R0,R0,#0 x80 MSR CPSR_c,R0 MOV PC,LR 1.将CPSR寄存器内容读出到R0；2.修改对应于CPSR中的I控制位；3.将修改后的值写回 CPSR寄存器的对应控制域；4.返回上一层函数；ARM指令集内存访问指令 ARM处理器是典型的RISC处理器，对存储器的访问只能使用LOAD/STORE指令实现。ARM处理器RAM存储空间及I/O映射空间统一编址统一编址，除对RAM操作以外，对外围IO、程序数据的访问均要通过LOAD/STORE指令进行。

43、存储器访问指令分为：单寄存器操作指令 多寄存器操作指令。助记符说明操作条件码位置LDR Rd,addressing 加载字数据Rdaddressing，addressing索引LDRcondLDRB Rd,addressing 加载无符号字节数据Rdaddressing，addressing索引LDRcondBLDRT Rd,addressing以用户模式加载字数据Rdaddressing，addressing索引LDRcondTLDRBT Rd,addressing 以用户模式加载无符号字节数据Rdaddressing，addressing索引LDRcondBTLDRH Rd,address

44、ing 加载无符号半字数据Rdaddressing，addressing索引LDRcondHLDRSB Rd,addressing 加载有符号字节数据Rdaddressing，addressing索引LDRcondSBLDRSH Rd,addressing加载有符号半字数据 Rdaddressing，addressing索引 LDRcondSH ARM存储器访问指令单寄存器加载助记符说明操作条件码位置STR Rd,addressing 存储字数据addressingRd，addressing索引STRcondSTRB Rd,addressing 存储字节数据addressingRd，addre

45、ssing索引STRcondBSTRT Rd,addressing 以用户模式存储字数据addressingRd，addressing索引STRcondTSTRBT Rd,addressing 以用户模式存储字节数据addressingRd，addressing索引STRcondBTSTRH Rd,addressing 存储半字数据addressing Rd，addressing索引STRcondHARM存储器访问指令单寄存器存储 LDR/STR指令用于对内存变量的访问、内存缓冲区数据的访问、查表、外围部件的控制操作等。若使用LDR指令加载数据到PC寄存器，则实现程序跳转功能，这样也就实现了程

46、序散转。所有单寄存器加载/存储指令可分为“字和无符号字节加载存储指令”和“半字和有符号字节加载存储指令。LDR和STR字和无符号字节加载/存储指令 LDR指令用于从内存中读取单一字或字节数据存入寄存器中，STR指令用于将寄存器中的单一字或字节数据保存到内存。指令格式如下：ARM存储器访问指令单寄存器存储 LDRcondTRd,;将指定地址上的字数据读入Rd STRcondTRd,;将Rd中的字数据存入指定地址 LDRcondBTRd,;将指定地址上的字节数据读入Rd STRcondBTRd,;将Rd中的字节数据存入指定地址 其中，T为可选后缀。若指令有T，那么即使处理器是在特权模式下，存储系统

47、也将访问看成是在用户模式下进行的。T在用户模式下无效，不能与前索引偏移一起使用T。ARM存储器访问指令单寄存器存储LDR和STR字和无符号字节加载/存储指令编码指令执行的条件码I为0时，偏移量为12位立即数，为1时，偏移量为寄存器移位P表示前/后变址U表示加/减B为1表示字节访问，为0表示字访问W表示回写为指令的寻址方式Rd为源/目标寄存器Rn为基址寄存器L用于区别加载（L为1）或存储（L为0）ARM存储器访问指令单寄存器存储LDR和STR字和无符号字节加载/存储指令 LDR/STR指令寻址非常灵活，它由两部分组成，其中一部分为一个基址寄存器，可以为任一个通用寄存器；另一部分为一个地址偏移量。

48、地址偏移量有以下3种格式：立即数。立即数可以是一个无符号的数值。这个数据可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。如：LDR R1,R0,#0 x12；R1-R0+0 x12寄存器。寄存器中的数值可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。如：LDR R1,R0,R2 ;R1-R0+R2 LDR R1,R0,-R2 ;R1-R0-R2寄存器及移位常数。寄存器移位后的值可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。如：LDR R1,R0,R2,LSL#2;R1-R0+R2*4 ARM存储器访问指令单寄存器存储 从寻址方式的地址计算方法分，加载/存储指令有以下4种格式

49、：零偏移。如：LDR Rd,Rn 前索引偏移。如：LDR Rd,Rn,#0 x04!程序相对偏移。如：LDR Rd,labe1 后索引偏移。如：LDR Rd,Rn,#-0 x04注意：必须保证字数据操作的地址是32位对齐的。LDR和STR字和无符号字节加载/存储指令LDR和STR半字和有符号字节加载/存储指令 这类LDR/STR指令可加载有符号半字或字节，可加载/存储无符号半字。偏移量格式、寻址方式与加载/存储字和无符号字节指令相同。ARM存储器访问指令单寄存器存储 LDRcondSB Rd,;将指定地址上的有符号字节读入Rd LDRcondSH Rd,;将指定地址上的有符号半字读入Rd LD

50、RcondH Rd,;将指定地址上的半字数据读入Rd STRcondH Rd,;将Rd中的半字数据存入指定地址注意：1.有符号位半字/字节加载是指用符号位加载扩展到32位，无符号半字加载是指用零扩展到32位；2.半字读写的指定地址必须为偶数，否则将产生不可靠的结果；ARM存储器访问指令单寄存器存储LDR和STR半字和有符号字节加载/存储指令编码指令执行的条件码I为0时，偏移量为12位立即数，为1时，偏移量为寄存器移位P表示前/后变址U表示加/减W表示回写为指令的寻址方式Rd为源/目标寄存器Rn为基址寄存器L用于区别加载（L为1）或存储（L为0）S为1表示有符号访问，为0表示无符号访问H为1表示

51、半字访问，为0表示字节访问LDR和STR指令应用示例：1.加载/存储字和无符号字节指令LDRR2,R5;将R5指向地址的字数据存入R2STRR1,R0,#0 x04;将R1的数据存储到R0+0 x04地址LDRBR3,R2,#-1;将R2指向地址的字节数据存入R3，R2R21STRBR0,R3,-R8 ASR 2;R0-R3-R8/4,存储R0的最低有效字节2.加载/存储半字和有符号字节指令LDRSB R1,R0,R3;将R0+R3地址上的字节数据存入R1，;高24位用符号扩展LDRH R6,R2,#2;将R2指向地址的半字数据存入R6，高16位用0扩展;读出后，R2=R2+2STRH R1,

52、R0,#2!;将R1的半字数据保存到R0+2地址，;只修改低2字节数据，然后R0=R0+2ARM存储器访问指令单寄存器存储p（3 3）LDRLDR和和STR-STR-双字：双字：加载/存储两个相邻的寄存器，64位双字。其句法有4种：pOp cond D Rd，Rn 零偏移pOp cond D Rd，Rn，offset!前索引偏移pOp cond D Rd，label 程序相对偏移pOp cond D T Rd，Rn，offset 后索引偏移 ARM存储器访问指令单寄存器存储 其中：其中：Rd Rd 加载加载/存储寄存器中的一个，另一个是存储寄存器中的一个，另一个是R R（d+1d+1）。）。R

53、dRd必须必须是偶数寄存器，且不是是偶数寄存器，且不是R14R14。Rn Rn 除非指令为零偏移，或不带写回的前索引，否则，除非指令为零偏移，或不带写回的前索引，否则，RnRn不允许与不允许与RdRd和和R R（d+1d+1）相同。）相同。label labellabel label必须是在当前指令的上下必须是在当前指令的上下252252字节范围内。字节范围内。例如：例如：LDRD R6，R11 ；R6R11，R7R11+4STRD R4，R9，#24 ；R4R9+24，R5R9+28ARM存储器访问指令单寄存器存储助记符说明操作条件码位置LDMmode Rn!,reglist 多寄存器加载r

54、eglistRn.，Rn回写等LDMcondmodeSTMmode Rn!,reglist 多寄存器存储Rn.reglist,Rn回写等STMcondmodeARM存储器访问指令多寄存器存取 多寄存器加载/存储指令可以实现在一组寄存器和一块连续的内存单元之间传输数据。LDM为加载多个寄存器；STM为存储多个寄存器。允许一条指令传送16个寄存器的任何子集或所有寄存器。它们主要用于现场保护、数据复制、常数传递等。ARM存储器访问指令多寄存器存取 多寄存器加载/存储指令格式如下：LDMcond Rn!,reglist STMcond Rn!,reglistcond：指令执行的条件；模式：控制地址的增

55、长方式，一共有8种模式；!：表示在操作结束后，将最后的地址写回Rn中；reglist：表示寄存器列表，可以包含多个寄存器，它们使用“,”隔开，如R1,R2,R6-R9，寄存器由小到大排列；：可选后缀。允许在用户模式或系统模式下使用。它有以下两个功能：1）若op是LDM且寄存器列表包含R15时，那么除了正常的多寄存器传送外，还将SPSR也复制到CPSR中。这用于异常处理返回，仅在异常模式下使用。2）数据传入或传出的是用户模式下的寄存器，而不是当前模式的寄存器。ARM存储器访问指令多寄存器存取LDM和STM多寄存器加载/存储指令编码指令执行的条件码S 对 应 于 指 令 中的”符号P表示前/后变址

56、U表示加/减W表示回写寄存器列表Rn为基址寄存器L用于区别加载（L为1）或存储（L为0）ARM存储器访问指令多寄存器存取 多寄存器加载/存储指令的8种模式如下表所示，右边四种为堆栈操作、左边四种为数据传送操作。模式说明模式说明IA每次传送后地址加4FD满递减堆栈IB每次传送前地址加4ED空递减堆栈DA每次传送后地址减4FA满递增堆栈DB每次传送前地址减4EA空递增堆栈数据块传送操作堆栈操作 进行数据复制时，先设置好源数据指针和目标指针，然后使用块拷贝寻址指令LDMIA/STMIA、LDMIB/STMIB、LDMDA/STMDA、LDMDB/STMDB进行读取和存储。进行堆栈操作操作时，要先设置

57、堆栈指针（SP），然后使用堆栈寻址指令STMFD/LDMFD、STMED/LDMED、STMFA/LDMFA和STMEA/LDMEA实现堆栈操作。ARM存储器访问指令多寄存器存取数据块传送指令操作过程如右图所示，其中R1为指令执行前的基址寄存器，R1则为指令执行后的基址寄存器。R5R6R7R1 R1 指令STMIA R1!,R5-R74008H4004H4000H4014H4010H400CHR5R6R7R1 R1 指令STMDA R1!,R5-R74008H4004H4000H4014H4010H400CHR5R6R7R1 R1 指令STMIB R1!,R5-R74008H4004H4000

58、H4014H4010H400CHR5R6R7R1 R1 指令STMDB R1!,R5-R74008H4004H4000H4014H4010H400CHARM存储器访问指令多寄存器存取数据块传送存储堆栈操作压栈说明数据块传送加载堆栈操作出栈说明STMDASTMED空递减LDMDALDMFA满递减STMIASTMEA空递增LDMIALDMFD满递增STMDBSTMFD满递减LDMDBLDMEA空递减STMIBSTMFA满递增LDMIBLDMED空递增;使用数据块传送指令进行堆栈操作STMDAR0!,R5-R6.LDMIBR0!,R5-R6;使用堆栈指令进行堆栈操作STMEDR13!,R5-R6.L

59、DMEDR13!,R5-R6 两段代码的执行结果是一样的，但是使用堆栈指令的压栈和出栈操作编程很简单（只要前后一致即可），而使用数据块指令进行压栈和出栈操作则需要考虑空与满、加与减对应的问题。堆栈操作（详见“4.1 寻址方式堆栈寻址”）和数据块传送指令类似，也有4种模式，它们之间的关系如下表所示：助记符说明操作条件码位置SWP Rd,Rm,Rn 寄存器和存储器字数据交换RdRn，RnRm(RnRd或Rm)SWPcondSWPB Rd,Rm,Rn 寄存器和存储器字节数据交换RdRn，RnRm(RnRd或Rm)SWPcondBARM存储器访问指令存储器访问指令寄存器和存储器交换指令寄存器和存储器交

60、换指令 SWP指令用于将一个内存单元(该单元地址放在寄存器Rn中)的内容读取到一个寄存器Rd中，同时将另一个寄存器Rm的内容写入到该内存单元中。使用SWP可实现信号量操作。指令格式如下：SWPcondB Rd,Rm,Rn 其中，B为可选后缀，若有B，则交换字节，否则交换32位字；Rd用于保存从存储器中读入的数据；Rm的数据用于存储到存储器中，若Rm与Rd相同，则为寄存器与存储器内容进行互换；Rn为要进行数据交换的存储器地址，Rn不能与Rd和Rm相同。ARM存储器访问指令存储器访问指令寄存器和存储器交换指令寄存器和存储器交换指令SWP和SWPB寄存器和存储器交换指令编码指令执行的条件码B用于区别

61、无符号字节（B为1）或字（B为0）Rm源寄存器Rd目标寄存器Rn为基址寄存器SWP指令应用示例：SWPR1,R1,R0;将R1的内容与R0指向的存储单元的内容进行互换 SWPBR1,R2,R0;将R0指向的存储单元低字节数据读取到R1中;(高24位清零)，并将R2的内容写入到该内存单元中;(最低字节有效)软中断指令软中断指令 SWISWI指令用于产生指令用于产生SWISWI异常，使得异常，使得CPUCPU模式变换到管理模式，并将模式变换到管理模式，并将CPSRCPSR保存到管理模式的保存到管理模式的SPSRSPSR中，然后程序跳转到中，然后程序跳转到SWISWI异常入口。不影响条件码异常入口。

62、不影响条件码标志。标志。该指令主要用于用户程序调用操作系统的系统服务，操作系统在该指令主要用于用户程序调用操作系统的系统服务，操作系统在SWISWI异异常处理程序中进行相应的系统服务。常处理程序中进行相应的系统服务。SWIcondimmed_24SWISWI指令格式指令格式SWISWI指令编码指令编码指令执行的条件码指令执行的条件码指令传递的参数（指令传递的参数（2424位立即数，其值为位立即数，其值为0 02 224241 1），），执行时执行时CPUCPU忽略该参数。忽略该参数。软中断指令软中断指令 根据根据SWISWI指令传递的参数指令传递的参数SWISWI异常处理程序可以作出相应的异常

63、处理程序可以作出相应的处理。处理。SWISWI指令传递参数有以下两种方法，指令传递参数有以下两种方法，指令中的指令中的2424位立即数指定了用户请求的服务类型，参数通位立即数指定了用户请求的服务类型，参数通过通用寄存器传递。过通用寄存器传递。MOV R0,#34MOV R0,#34;设置子功能号为设置子功能号为34 34 SWI 12SWI 12;调用调用1212号软中断号软中断 指令中的指令中的2424位立即数被忽略，用户请求的服务类型由寄存位立即数被忽略，用户请求的服务类型由寄存器器R0R0的值决定，参数通过其它的通用寄存器传递。的值决定，参数通过其它的通用寄存器传递。MOV R0,#12

64、MOV R0,#12;调用调用1212号软中断号软中断 MOV R1,#34MOV R1,#34;设置子功能号为设置子功能号为34 34 SWI 0SWI 0 软中断指令 在SWI异常中断处理程序中，取出SWI指令中立即数的步骤为：首先确定引起软中断的SWI指令是ARM指令还是Thumb指令，这可通过对SPSR访问得到；然后取得该SWI指令的地址，这可通过访问LR寄存器得到；接着读出该SWI指令，分解出立即数。SWI_Handler STMFD SP!,R0-R3,R12,LR;现场保护 MRS R0,SPSR ;读取SPSR STMFD SP!,R0 ;保存SPSR TST R0,#0 x2

65、0 ;测试T标志位 LDRNEH R0,LR,#-2 ;若是Thumb指令，读取指令码(16位)BICNE R0,R0,#0 xFF00;取得Thumb指令的8位立即数（低8位）LDREQ R0,LR,#-4 ;若是ARM指令，读取指令码(32位)BICEQ R0,R0,#0 xFF000000 ;取得ARM指令的24位立即数（低23位）.LDMFD SP!,R0-R3,R12,PC;SWI异常中断返回 NE：Z=0 EQ：Z=12、BKPT断点指令断点指令 断点中断指令断点中断指令BKPT用于产生软件断点，供用于产生软件断点，供调试程序用。调试程序用。v5T及以上体系使用。及以上体系使用。指

66、令格式如下：指令格式如下：BKPT immed_16 immed_16：16位的立即数。该立即数被调试位的立即数。该立即数被调试软件用来保存额外的断点信息。软件用来保存额外的断点信息。断点指令用于软件调试；它使处理器停止执行正断点指令用于软件调试；它使处理器停止执行正常指令而进入相应的调试程序。常指令而进入相应的调试程序。3、CLZ前导前导0计数指令计数指令 前导前导0计数指令计数指令CLZ 对对Rm中的前导中的前导0的个数进行计数，结果的个数进行计数，结果放到放到Rd中。中。v5T及以上体系使用。及以上体系使用。指令格式：指令格式：CLZ Rd,Rm 举例如下：举例如下：MOV R2，#0X17C00；R2=0b0000 0000 0000 0001 0111 1100 0000 0000 CLZ R3，R2 ；R3=153.3.4 协处理器指令协处理器指令 ARM协处理器：协处理器：ARM支持支持16个协处理器，用于各种协个协处理器，用于各种协处理器操作，最常使用的协处理器是用于控制片上功能的系处理器操作，最常使用的协处理器是用于控制片上功能的系统协处理器，例如控制高速缓存和存储器