ARM 汇编指令学习:[2]ARM指令集

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一、跳转指令

1、 B(跳转指令)及BL(带返回跳转指令)

    B{L}{<cond>} <target_address>

其中：

L　决定是否保存当前PC寄存器地址到LR寄存器中。

<target_address>　为指令跳转的目标地址。这个地址的计算方法是：将指令中的24位带符号的补码立即数扩展为32位(扩展其符号位)；将此32位数左移两位；将得到的值加到PC寄存器中，即得到跳转的目标地址。由这种计算方法可知跳转的范围大致为-32MB~+32MB。

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2、 第一种BLX(带返回和状态切换的跳转指令)

    BLX <target_address>

其中，<target_address>的用法与B及BL指令中的用法相同。

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3、 第二种BLX(带返回和状态切换的跳转指令)

    BLX{<cond>} <Rm>

其中：

<Rm>　该寄存器中为跳转的目标地址。当<Rm>寄存器的bit[0]值为0时，目标地址处的指令为ARM指令；当<Rm>寄存器的bit[0]值为1时，目标地址处的指令为Thumb指令。当<Rm>寄存器为R15(PC)时，会产生不可预知的结果(跑飞)。

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4、 BX(带状态切换的跳转指令)

    BX{<cond>} <Rm>

其中，<Rm>的用法与BLX指令中的用法相同。

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二、数据处理指令

1、 MOV　数据传送指令

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

MOV指令将<shifter_operand>表示的数据传送到目标寄存器<Rd>中，并根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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2、 MVN　数据求反传送指令

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

MVN指令将<shifter_operand>表示的数据的反码传送到目标寄存器<Rd>中，并根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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3、 CMP　比较指令

    CMP{<cond>} <Rn>, <shifter_operand>

CMP指令从寄存器<Rn>中减去<shifter_operand>表示的数据，并根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位，后面的指令就可以根据CPSR中相应的条件标志位来判断是否执行。

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4、 CMN　基于相反数的比较指令

    CMN{<cond>} <Rn>, <shifter_operand>

CMN指令从寄存器<Rn>中加上<shifter_operand>表示的数据，并根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位，后面的指令就可以根据CPSR中相应的条件标志位来判断是否执行。

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5、 TST　位测试指令

    TST{<cond>} <Rn>, <shifter_operand>

TST指令将<shifter_operand>表示的数据与寄存器<Rn>的值按位作逻辑与操作，并根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位，后面的指令就可以根据CPSR中相应的条件标志位来判断是否执行。

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6、 TEQ　相等测试指令

    TEQ{<cond>} <Rn>, <shifter_operand>

TEQ指令将<shifter_operand>表示的数据与寄存器<Rn>的值按位作逻辑异或操作，并根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位，后面的指令就可以根据CPSR中相应的条件标志位来判断是否执行。

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7、 ADD　加法指令

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

ADD指令将<shifter_operand>表示的数据的与<Rn>的值相加，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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8、 SUB　减法指令

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

SUB指令从寄存器<Rn>中减去<shifter_operand>表示的数据，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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9、 RSB　逆向减法指令

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

RSB指令从<shifter_operand>表示的数据中减去寄存器<Rn>的值，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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10、 ADC　带位加法指令

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

ADC指令将<shifter_operand>表示的数据的与<Rn>的值相加，再加上寄存器CPSR中的C条件标志位的值，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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11、 SBC　带位减法指令

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

SBC指令从寄存器<Rn>中减去<shifter_operand>表示的数据，再减去寄存器CPSR中的C条件标志位的反码，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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12、 RSC　带位逆向减法指令

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

RSC指令从<shifter_operand>表示的数据中减去寄存器<Rn>的值，再减去寄存器CPSR中的C条件标志位的反码，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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13、 AND　逻辑与操作指令

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

AND指令将<shifter_operand>表示的数据与寄存器<Rn>的值按位作逻辑与操作，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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14、 BIC　位清除指令

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

BIC指令将<shifter_operand>表示的数据与寄存器<Rn>的反码按位作逻辑与操作，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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15、 EOR　逻辑异或操作指令

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

EOR指令将<shifter_operand>表示的数据与寄存器<Rn>的值按位作逻辑异或操作，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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16、 ORR　逻辑或操作指令

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

ORR指令将<shifter_operand>表示的数据与寄存器<Rn>的值按位作逻辑或操作，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。

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17、 乘法指令

• MUL　32位乘法指令

    MUL{<cond>}{S} <Rd>, <Rm>, <Rs>

示例

    MUL　R0,　R1, R2　;  R0=R1*R2

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• MLA　32位带加数的乘法指令

    MLA{<cond>}{S} <Rd>, <Rm>, <Rs>, <Rn>

示例

    MLA　R0,　R1, R2, R3　;  R0=R1*R2+R3

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• SMULL　64位有符号数乘法指令

    SMULL{<cond>}{S} <RdLo>, <RdHi>, <Rm>, <Rs>

示例

    SMULL　R1,　R2, R3, R4　;  R1=R3*R4的低32位;R2=R3*R4的高32位

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• SMLAL　64位带加数的有符号数乘法指令

    SMLAL{<cond>}{S} <RdLo>, <RdHi>, <Rm>, <Rs>

示例

    SMLAL　R1,　R2, R3, R4　;  R1=R3*R4的低32位+R1;R2=R3*R4的高32位+R2

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• UMULL　64位无符号数乘法指令

    UMULL{<cond>}{S} <RdLo>, <RdHi>, <Rm>, <Rs>

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• UMLAL　64位带加数的无符号数乘法指令

    UMLAL{<cond>}{S} <RdLo>, <RdHi>, <Rm>, <Rs>

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18、 杂类的算术指令

• CLZ　前导0个数计数指令

    CLZ{<cond>} <Rd>, <Rm>

CLZ指令用于计算寄存器中操作数最高端的0的个数。如果操作数的bit[31]为1，则指令返回0；如果操作数为0，则指令返回32。

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三、程序状态寄存器(PSR)传输指令

1、 MRS　状态寄存器到通用寄存器的传送指令

    MRS{<cond>} <Rd>, CPSR    MRS{<cond>} <Rd>, SPSR

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2、 MSR　通用寄存器到状态寄存器的传送指令

    MSR{<cond>} CPSR_<fields>, #<immediate>    MSR{<cond>} CPSR_<fields>, <Rm>    MSR{<cond>} SPSR_<fields>, #<immediate>    MSR{<cond>} SPSR_<fields>, <Rm>

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四、Load/Store指令

• LDR
• LDRB
• LDRBT
• LDRH
• LDRSB
• LDRSH
• LDRT
• STR
• STRB
• STRBT
• STRH
• STRSB
• STRSH
• STRT
• ……

详见我的上一篇文章。

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信号量操作指令

• SWP　交换指令

    SWP{<cond>} <Rd>, <Rm>, [<Rn>]

示例

    SWP　R1,　R2, [R3]　;  将内存单元(R3)中的字数据读取到R1寄存器中，同时将R2寄存器的数据写入到内存单元(R3)中

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• SWPB　字节交换指令

    SWPB{<cond>} <Rd>, <Rm>, [<Rn>]

示例

    SWPB　R1,　R2, [R3]　;  将内存单元(R3)中的字节数据读取到R1寄存器中，R1的高24位为0，同时将R2寄存器的低8位写入到内存单元(R3)中

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五、协处理器指令

1、 CDP　协处理器数据操作指令

    CDP{<cond>} <coproc>, <opcode_1>, <CRd>, <CRn>, <CRm>, <opcode_2>    CDP2 <coproc>, <opcode_1>, <CRd>, <CRn>, <CRm>, <opcode_2>

本指令是ARM处理器用于通知ARM协处理器执行特定的操作。该操作不涉及ARM寄存器和内存单元。

示例

    CPD p5, 2, c12, c10, c3, 4　;  协处理器p5的操作初始化。其中，操作码1为2，操作码2为4，目标寄存器为c12，源操作寄存器为c10和c3

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2、 LDC　协处理器数据读取指令

    LDC{<cond>}{L} <coproc>, <CRd>, <addressing_mode>    LDC2{L} <coproc>, <CRd>, <addressing_mode>

LDC指令从一系列连续的内存单元将数据读取到协处理器的寄存器中。

示例

    LDC p6, CR4, [R2, #4]　;  R2为ARM处理器，指令读取内存单元(R2+4)的字数据，传送到协处理器p6的CR4寄存器中

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3、 STC　协处理器数据写入指令

    STC{<cond>}{L} <coproc>, <CRd>, <addressing_mode>    STC2{L} <coproc>, <CRd>, <addressing_mode>

STC指令将协处理器的寄存器中的数据写入到一系列连续的内存单元中。

示例

    STC p6, CR4, [R2, #4]　;  R2为ARM处理器，指令将协处理器p6的CR4寄存器中的字数据写入到内存单元(R2+4)中

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4、 MCR　ARM寄存器到协处理器寄存器的数据传送指令

    MCR{<cond>} <coproc>, <opcode_1>, <Rd>, <CRn>, <CRm>{, <opcode_2>}    MCR2 <coproc>, <opcode_1>, <Rd>, <CRn>, <CRm>{, <opcode_2>}

MCR指令将ARM处理器的寄存器中的数据传送到协处理器的寄存器中。

示例

    MCR p14, 3， R7， c7, c11, 6　;  指令将ARM寄存器中将数据传送到协处理器p14的寄存器中，其中R7为ARM处理器，存放源操作数；C7和C11为协处理器寄存器，为目标寄存器；操作码1为3，操作码2为6

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5、 MRC　协处理器寄存器到ARM寄存器的数据传送指令

    MRC{<cond>} <coproc>, <opcode_1>, <Rd>, <CRn>, <CRm>{, <opcode_2>}    MRC2 <coproc>, <opcode_1>, <Rd>, <CRn>, <CRm>{, <opcode_2>}

MRC指令将协处理器的寄存器中的数据传送到ARM处理器的寄存器中。

示例

    MRC p14, 3， R7， c7, c11, 6　;  指令将协处理器p14的寄存器中将数据传送到ARM寄存器中，其中R7为ARM处理器，为目标寄存器；C7和C11为协处理器寄存器，存放源操作数；操作码1为3，操作码2为6

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六、异常中断产生指令

1、 SWI　软中断指令

    SWI{<cond>} <immed_24>

SWI指令用于产生软中断。

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2、 BKPT　断点中断指令

    BKPT <immed_16>

BKPT指令用于产生软件断点中断。软件调试程序可以使用该中断。当系统使用硬件调试部件时可以忽略该中断。

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参考自《ARM体系架构与编程》杜春雷

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