ARM指令集2

ARM工作模式：

管理模式

快速中断

中断

中止

未定义

系统

用户

异常和非异常

特权和非特权

ARM运行状态：

ARM状态：ARM指令，32bit,4字节对齐

Thumb状态：Thumb指令，16bit,2字节对齐

寄存器：

R0-R12:通用寄存器

R13（SP）：存放栈顶指针

R14（LR）：存放返回地址

R15（PC）：存放取指的指令的地址

CPSR：程序状态寄存器

bit[4:0]：CPU的工作模式

bit[5]:CPU的运行状态

bit[6]:FIQ的禁止位

bit[7]:IRQ的禁止位

bit[31:28]:条件标志位NZCV

SPSR：5个，用于备份CPSR

跳转指令：PC

B：相对跳转，PC（跳转）=PC（当前）+/-偏移量（32M）

BL：相对跳转，PC（跳转）=PC（当前）+/-偏移量（32M）

要返回，MOVPC，LR PC=LR

BX：绝对跳转，4G，带状态切换，ARMThumb状态切换

BX R0

CPSR[5]=R0[0]

PC=R0& 0xFFFFFFFE

BLX：

数据处理指令可细分为4类：

数据传送指令（MOV、MVN）

算术运算指令（ADD、ADC、SUB、SBC、RSB、RSC）

位运算指令（AND、ORR、EOR、BIC）

比较指令（CMP、CMN、TST、TEQ）

数据处理指令的一般格式：

<opcode>{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

<opcode>

{cond}

{S}

1.当目标寄存器不是PC时，根据目标寄存器的结果影响CPSR的NZCV条件标志位

MOVS R0，#2

由于目标寄存器不是PC，根据R0的结果影响NZCV

2.当目标寄存器是PC时，CPSR=SPSR

MOVS PC，LR //PC=LR，CPSR=SPSR

异常的返回

<Rd>：目标寄存器，寄存器

<Rn>：第一源操作数，只能是寄存器

<shifter_operand>：第二源操作数

ADD R0, R1, #1

MOVEQ R0, R2

SUBEQS R0, R1, R2, LSR #1

CMP R1, R3

操作数：

<Rn>:第一源操作数，只能是寄存器

<shifter_operand>:第二源操作数，共有11种

1.立即数：相当于常量，直接出现在指令中，不用存储在寄存器或存储器中

ADD R0，R1，#3 //R0=R1+3

2.寄存器：

ADD R0，R1，R2 //R0=R1+R2

3.寄存器移位：

1.<Rm>,LSL #<shift_imm>

ADD R0, R1, R2 LSL #1// R0=R1+(R2 << 1)

LSL逻辑左移：空出的低位用0填充

2.<Rm>,LSL <Rs>

ADD R0, R1, R2 LSL R3//R0=R1+(R2 << R3)

3.<Rm>,LSR #<shift_imm>

ADD R0, R1，R2 LSR #2 //R0=R1+(R2>>2)

LSR逻辑右移：空出的高位用0填充

4.<Rm>,LSR <Rs>

ADD R0, R1，R2 LSR R3 //R0=R1+(R2>>R3)

5.<Rm>,ASR #<shift_imm>

ASR算数右移：空出的高位用符号位填充

6.<Rm>,ASR <Rs>

7.<Rm>,ROR #<shift_imm>

ROR循环右移：移出的低位用于填充空出的高位

8.<Rm>,ROR <Rs>

9.<Rm>,RRX

RRX:扩展右移一位，将Rm寄存器的内容右移1位，空出的高位用原来CPSR的C位来填充，并将移出的1位填充CPSR的C位，只有RRX，不需要指定移位位数。

第一源操作数：寄存器

第二源操作数：11种

1.立即数

2.寄存器

3.寄存器移位（LSL，LSR，ASR，ROR，RRX）

1.LSL #shift

2.LSL Rs

空出的低位用0填充

3.LSR #shift

4.LSR Rs

空出的高位用0填充

5.ASR#shift

6.ASRRs

空出的高位用符号位填充

7.ROR#shift

8.RORRs

循环右移，将移出的低位填充空出的高位

9.RRX

扩展右移一位，将Rm寄存器的内容右移1位，空出的高位用原来CPSR的C位来填充，并将移出的1位填充CPSR的C位，只有RRX，不需要指定移位位数。

CMP R1，#0x04800000 32bit

找到8bit立即数，然后将8bit立即数扩展为32bit,再将该32bit的数采用循环右移的方式进行移位，移2X（#rot）次，最终得到0x4800000

将0x12扩展为32bit数，高位全用0填充，然后将其循环右移2X5=10次，即得到立即数0x4800000

5 0x12

6 0x48

如果找到的组合不唯一，取循环右移次数少的那组

8位图立即数

合法立即数的判定？

1.0-0xFF就是合法立即数

2.立即数中1的个数大于8的一定不合法

3.从两个方向看1的间距大于8，非法

数据传送指令MOV

指令格式：

MOV{cond}{S} <Rd>, <shifter_operand>

shifter_operand：立即数（8位图）、寄存器、寄存器移位

功能：Rd=<shifter_operand>

示例：

MOVEQ R0, #0x80 //EQ , R0=0x80

MOVS PC, LR

//S，目标寄存器PC，

//PC=LR,CPSR=SPSR异常返回

MOVEQS R0，R1

//EQ,R0=R1,R0的结果影响CPSR的NZCV

N= R0[31]

Z= if R0== 0 then 1 else 0

C= shifter_carry_out,

不影响V

MOV R3, R4, LSL #2 //R3=(R4<<2)

MOV R0, R0

MOV PC, R14 //PC=R14

NZCV：

N:运算结果为负值的标志位

N=1，负值

N=0，正值

Z：运算结果为0的标志位

Z=1，结果0

Z=0,结果为非0

数据取反传送指令：MVN

指令格式：

MVN{cond}{S} <Rd>, <shifter_operand>

shifter_operand：立即数（8位图）、寄存器、寄存器移位

功能：Rd=<shifter_operand>按位取反

示例

MVNEQ R0, #0x80

//EQ,将0x80按位取反，R0=0xFFFFFF7F

MVNS PC, R0

//PC=R0按位取反，S，PC，CPSR=SPSR

MVNEQS R0，R1

//EQ,R0=R1按位取反，S，R0的结果影响NZCV

N= R0[31]

Z= if R0 == 0 then 1 else 0

C= shifter_carry_out,

不影响V

MVN R3, R4, LSL #2

//R3=(R4<<2)按位取反

MOV R0,#0x00 //R0=0x0

MVN R0,#0x00 //R0=0xFFFFFFFF

MOV R0,#0xffffff00 //不合法

MVN R0, #0x000000FF //R0=(0x000000FF)按位取反

MOV

MVN

没有第一源操作数

S：

PC，CPSR=SPSR

不是PC，根据结果影响NZCV

算术运算指令

加法指令ADD

指令格式：

ADD{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd=Rn+<shifter_operand>

示例

ADD R0, R1, #0x80 //R0=R1+0x80

ADDEQ R0, R1, R3 //EQ, R0=R1+R3

ADDS R0, R1, R2

//R0=R1+R2,S,R0,根据R0影响NZCV

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C= CarryFrom(Rn + shifter_operand)

V= OverflowFrom(Rn + shifter_operand)

ADDS PC, R1, #0 //PC=R1,CPSR=SPSR

ADD R0, R1, R2 R0 = R1 + R2

ADD R0, R1, #256 R0 = R1 + 256

ADD R0, R2, R3, LSL #1 R0 = R2 + (R3 << 1)

NZCV：

N:运算结果为负值的标志位

N=1，负值

N=0，正值

Z：运算结果为0的标志位

Z=1，结果0

Z=0,结果为非0

C：运算结果产生进位的标志位

无符号

C=1，有进位

C=0，无进位

V:运算结果产生溢出的标志位

有符号

V=1，有溢出

V=0，无溢出

8bit

有符号：-128~127溢出

无符号：0~255进位

3AH+ 7CH =

无符号：58+ 124 = 182 无进位

有符号：58+ 124 = 182 有溢出

AAH+ 7CH =

无符号：170+ 124 = 294 有进位

有符号：-86+ 124 = 38 无溢出

带进位的加法指令：ADC

指令格式：

ADC{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd= Rn +<shifter_operand>+C位

示例

ADC R0, R1, #0x80 //R0=R1+0x80+C

ADCEQ R0, R1, R3 //EQ,R0=R1+R3+C

ADCS R0, R1, R2 //R0=R1+R2,S,R0

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C= CarryFrom(Rn + shifter_operand + C Flag)

V= OverflowFrom(Rn + shifter_operand + C Flag)

ADCS PC, R1, #0

加数（R1、R0），

被加数（R3、R2），

结果（R1、R0），

前者为高32位，后者为低32位

R1R0

+R3 R2

R1R0

ADDS R0, R0, R2 //R0=R0+R2结果影响NZCV

ADC R1，R1，R3 //R1=R1+R3+C

减法指令：SUB

指令格式：

SUB{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd=Rn-<shifter_operand>

示例

SUB R0, R1, #0x80 //R0=R1-0x80

SUBNE R0, R1, R3 //在NE，R0=R1-R3

SUBS R0, R1, R2 //R0=R1-R2,R0影响NZCV

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C= NOT BorrowFrom(Rn - shifter_operand)

有借位，C=0

无借位，C=1

V= OverflowFrom(Rn - shifter_operand)

SUBS PC, R14, #04 //PC=R14-4,S,PC,CPSR=SPSR

SUB R0, R1, R2

SUB R0, R1, #256

SUB R0, R2, R3, LSL #1

SUBS R1, R2, R3

SUBS PC, R14, #4

带借位的减法指令：SBC

指令格式：

SBC{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd=Rn-<shifter_operand>-Not C

示例

SBC R0, R1, #0x80 //R0=R1-0x80-Not C

SBCNE R0, R1, R3 //NE,R0=R1-R3-Not C

SBCS R0, R1, R2 //R0=R1-R2-Not C

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C=NOTBorrowFrom(Rn - shifter_operand – NOT(C Flag))

V= OverflowFrom(Rn - shifter_operand – NOT(C Flag))

SBCS PC, R1, #0

被减数（R1、R0）

减数（R3、R2）

结果（R1、R0）

前者为高32位，后者为低32位

R1R0

• R3R2

R1R0

SUBS R0, R0, R2 //R0=R0-R2,影响NZCV

SBC R1，R1，R3//R1=R1-R3-Not C

反向减法指令：RSB

指令格式：

RSB{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd= <shifter_operand>- Rn

示例

RSB R0, R1, #0x80

RSBNE R0, R1, R3

RSBS R0, R1, R2

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C= NOT BorrowFrom(shifter_operand – Rn)

V= OverflowFrom(shifter_operand – Rn)

RSBS PC, R1, #0

RSB R3, R1, #0 //R3=-R1

RSBS R1, R2, R2, LSL #2 //R1=(R2<<2)-R2=R2×3

影响标志位

带借位的反向减法指令：RSC

指令格式：

RSC{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd=<shifter_operand>-Rn-NotC

示例

RSC R0, R1, #0x80

RSCNE R0, R1, R3

RSCS R0, R1, R2

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C=NOT BorrowFrom(shifter_operand – Rn – NOT(C Flag))

V= OverflowFrom(shifter_operand – Rn – NOT(C Flag))

RSCS PC, R1, #0

算术运算

ADD加法C=1进位，C=0,无进位

ADC带进位的加法

SUB减法C=0借位，C=1,无借位

SBC带借位减

RSB反向减

RSC带借位的反向减

位运算

与AND

指令格式：

AND{<cond>}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd= Rn & <shifter_operand>按位与

示例

AND R0, R1, #0x80

ANDNE R0, R1, R3

ANDS R0, R1, R2

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C=shifter_carry_out

ANDS PC, R1, #0xFFFFFFFF

AND R0，R1，R2

AND R0，R1，#0x80

ANDS R0, R1，R2，LSL#1

ANDEQ R3，R4，#0xFF

按位与操作实现什么功能：

&1用于判断某位是1还是0

&0用于清除某位

或操作ORR

指令格式：

ORR{<cond>}{S}<Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd=Rn|<shifter_operand>

示例

ORR R0, R1, #0x80

ORRNE R0, R1, R3

ORRS R0, R1, R2

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C=shifter_carry_out

ORRS PC, R1, #0x0

ORR R0, R1, #1

ORR R0, R1, R2

ORR R0, R1, R2, LSL #2

用或操作实现什么功能？

|1，将某位置1

|0，保持不变

异或EOR

指令格式：

EOR{<cond>}{S}<Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd=Rn^<shifter_operand>

示例

EOR R0, R1, #0x80

EOREQ R0, R1, R3

EORS R0, R1, R2

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C=shifter_carry_out

EORS PC, R1, #0x0

用异或操作实现什么功能？

相同，为0

不同，为1

1.判断两个数是否相等？

R1^ R2 == 0, R1==R2

2.把一个变量的某位与1做异或可以实现取反

0 1 1

1 1 0

3.加密

0x80^ 0xFF =1000 0000 ^ 1111 1111 =01111111 = 0x7F

0x7F^ 0xFF =0111 1111^ 1111 1111 =10000000 =0x80

EOR R0, R0, #FF

EOR R0, R0, R1

EORS R0, R0, #1

位清除BIC

指令格式：

BIC{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rd=Rn&(~<shifter_operand>)

示例

BIC R0, R1, #0x80

BICEQ R0, R1, R3

BICS R0, R1, R2

N= Rd[31]

Z= if Rd == 0 then 1 else 0

C=shifter_carry_out

BICS PC, R1, #0x0

BIC R0, R0, #0xFF

BIC R1，R2，R3

AND

ORR

EOR

BIC

比较测试指令

比较指令CMP

指令格式

CMP{cond} <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rn-<shifter_operand>

1.没有目标寄存器

2.不用加S，Rn-<shifter_operand>影响NZCV

示例

CMP R0, #0x80

CMPEQ R0, R3

N=ALU_out[31]

Z= if ALU_out == 0 then 1 else 0

C=NOTBorrowFrom(Rn - shifter_operand)

V=OverflowFrom(Rn- shifter_operand)

cmp r1, #10 r1-10

moveq r0, r1 Z=1

bleq test Z=1

……

test:

……

负值比较指令：CMN

指令格式

CMN{cond} <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rn+<shifter_operand>

示例

CMN R0, #0x80

CMNEQ R0, R3

N=ALU_out[31]

Z= if ALU_out == 0 then 1 else 0

C= CarryFrom(Rn + shifter_operand)

V= OverflowFrom(Rn + shifter_operand)

CMN R1，＃5；R1+5==0 Z=1 EQ

BEQ SKIP

......

SKIP:

……

位测试指令：TST

指令格式：

TST{cond} Rn, shifter_operand

功能：Rn& shifter_operand

示例

TST R0, #0x80

TSTEQ R0, R3

N=ALU_out[31]

Z= if ALU_out == 0 then 1 else 0

C= shifter_carry_out

TST R0, #0x1

ADDEQ R1，R2，R3

TST R1，R4

相等测试指令：TEQ

指令格式：

TEQ{cond} <Rn>, <shifter_operand>

功能：Rn^ <shifter_operand>

示例

TEQ R0, #0x80

TEQNE R0, R3

N=ALU_out[31]

Z= if ALU_out == 0 then 1 else 0

C= shifter_carry_out

TEQ R0,R1 R0==R1 Z=1 EQ

R0!=R1Z=0 NE

MOVNE R0,R1

数据处理指令：

1.数据传送（MOVMVN）

2.算术运算（ADDADC SUB SBC RSB RSC）

进位：C=1有进位，C=0无进位

借位：C=1无借位，C=0有借位

3.位运算（ANDORR EOR BIC）

4.比较测试（CMP- CMN+ TST& TEQ^ ）

一般格式：

操作码｛条件码｝S目标寄存器，第一源操作数，第二源操作数

<opcode>{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

1.第一源操作只能是寄存器

2.第二源操作数：

8位图立即数（#rot,8bit立即数，ROR）

寄存器

寄存器移位（LSL，LSR，ASR，ROR，RRX）

3.S：

1.目标寄存器为PC，CPSR=SPSR，异常返回

2.目标寄存器不是PC，根据运算结果影响NZCV

4.数据传送指令没有第一源操作数

5.比较测试指令没有目标寄存器，不加S，结果影响NZCV

用汇编指令实现1-10累加和计算

mov

add

sub

cmp

b

求最大公约数

20 12

R0=20

R1=12

while(R0！=R1)

｛

if(R0>= R1) cmp

{

R0= R0 - R1条件执行cs

}

else

{

R1= R1 – R0条件执行cc

}

｝

mov

cmp

sub

b