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ARM指令集詳解

ARM可以用兩套指令集：ARM指令集和Thumb指令集。本文介紹ARM指令集。在介紹ARM指令集之前，先介紹指令的格式。
1? 指令格式
??????? （1）基本格式
??????? <opcode>{<cond>}{S}<Rd>,<Rn>{,<opcode2>}
??????? 其中，<>內的項是必須的，{}內的項是可選的，如<opcode>是指令助記符，是必須的，而{<cond>}為指令執行條件，是可選的，如果不寫則使用默認條件AL(無條件執行)。
??????? opcode? 指令助記符，如LDR，STR 等
??????? cond? 執行條件，如EQ，NE 等
??????? S? 是否影響CPSR寄存器的值，書寫時影響CPSR，否則不影響
??????? Rd? 目標寄存器
??????? Rn? 第一個操作數的寄存器
??????? operand2? 第二個操作數
??????? 指令格式舉例如下：
??????? LDR R0,[R1] ;讀取R1 地址上的存儲器單元內容，執行條件AL
??????? BEQ DATAEVEN ;跳轉指令，執行條件EQ，即相等跳轉到DATAEVEN
??????? ADDS R1,R1,#1 ;加法指令，R1＋1＝R1 影響CPSR 寄存器，帶有S
??????? SUBNES R1,R1,#0xD;條件執行減法運算(NE)，R1-0xD=>R1，影響CPSR 寄存器，帶有S
??????? （2）第2個操作數
??????? 在ARM 指令中，靈活的使用第2個操作數能提高代碼效率，第2個操作數的形式如下：
??????? ＃immed_8r
??????? 常數表達式，該常數必須對應8 位位圖，即常數是由一個8 位的常數循環移位偶數位得到。
??????? 合法常量
??????? 0x3FC、0、0xF0000000、200、0xF0000001等都是合法常量。
??????? 非法常量
??????? 0x1FE、511、0xFFFF、0x1010、0xF0000010等都是非法常量。
??????? 常數表達式應用舉例如下：
??????? MOV R0,#1 ;R0=1
??????? AND R1,R2,#0x0F ;R2 與0x0F，結果保存在R1
??????? LDR R0，[R1],#-4;讀取R1 地址上的存儲器單元內容，且R1＝R1－4
??????? Rm
??????? 寄存器方式，在寄存器方式下操作數即為寄存器的數值。
??????? 寄存器方式應用舉例：
??????? SUB R1，R1，R2 ；R1-R2=＞R1
??????? MOV PC，R0 ；PC=R0，程序跳轉到指定地址
??????? LDR R0，[R1]，-R2 ；讀取R1 地址上的存儲器單元內容并存入R0，且R1=R1-R2
??????? Rm， shift
??????? 寄存器移位方式。將寄存器的移位結果作為操作數，但RM 值保存不變，移位方法如下：
??????? ASR #n? 算術右移n 位（1≤n≤32）
??????? LSL #n? 邏輯左移n 位（1≤n≤31）
??????? LSR #n? 邏輯左移n 位（1≤n≤32）
??????? ROR #n? 循環右移n 位（1≤n≤31）
??????? RRX? 帶擴展的循環右移1位
??????? type Rs? 其中，type 為ASR，LSL，和ROR 中的一種；Rs 偏移量寄存器，低8位有效，若其值大于或等于32，則第2 個操作數的結果為0（ASR、ROR例外）。
??????? 寄存器偏移方式應用舉例：
??????? ADD R1，R1，R1，LSL #3 ；R1=R1*9
??????? SUB R1，R1，R2，LSR#2 ；R1=R1-R2*4
??????? R15 為處理器的程序計數器PC，一般不要對其進行操作，而且有些指令是不允許使用R15，如UMULL 指令。
??????? （3）條件碼
??????? 使用指令條件碼，可實現高效的邏輯操作，提高代碼效率。表A-1給出條件碼表。

表A-1? 條件碼表

??????? 對于Thumb指令集，只有B 指令具有條件碼執行功能，此指令條件碼同表A-?，但如果為無條件執行時，條件碼助記符“AL”不能在指令中書寫。
??????? 條件碼應用舉例如下：
??????? 比較兩個值大小，并進行相應加1 處理，C 代碼為：
??????? if（a＞b）a++??? ??? ;
??????? else b++?????? ??? ;
??????? 對應的ARM 指令如下。其中R0為a，R1為b。
??????? CMP R0，R1??? ??? ; R0 與R1 比較
??????? ADDHI R0，R0，#1 ??? ??? ; 若R0＞R1，則R0=R0+1
??????? ADDLS R1，R1，#1 ??? ??? ;若R0＜=R1，則R1=R1+1
??????? 若兩個條件均成立，則將這兩個數值相加，C代碼為：
??????? If(（a!=10）&&(b!=20)) a=a+b;
??????? 對應的ARM 指令如下，其中R0 為a，R1 為b。
??????? CMP R0,#10 ?????? ??? ; 比較R0 是否為10
??????? CMPNE R1,#20 ?????? ; 若R0 不為10，則比較R1 是否20
??????? ADDNE R0,R0,R1 ?????? ; 若R0 不為10 且R1 不為20，指令執行，R0=R0+R1
2? ARM 存儲器訪問指令
??????? ARM 處理是加載/存儲體系結構的典型的RISC 處理器，對存儲器的訪問只能使用加載和存儲指令實現。ARM 的加載/存儲指令是可以實現字、半字、無符/有符字節操作；批量加載/存儲指令可實現一條指令加載/存儲多個寄存器的內容，大大提高效率；SWP指令是一 條寄存器和存儲器內容交換的指令，可用于信號量操作等。ARM 處理器是馮?諾依曼存儲結構，程序空間、RAM 空間及IO 映射空間統一編址，除對對RAM 操作以外，對外圍IO、程序數據的訪問均要通過加載/存儲指令進行。表A-2給出ARM 存儲訪問指令表。

表A-2? ARM 存儲訪問指令表

????? ?? ??? LDR 和STR
??????? 加載/存儲字和無符號字節指令。使用單一數據傳送指令(STR 和LDR)來裝載和存儲單一字節或字的數據從/到內存。LDR 指令用于從內存中讀取數據放入寄存器中；STR 指令用于將寄存器中的數據保存到內存。指令格式如下：
??????? LDR{cond}{T} Rd,<地址>;加載指定地址上的數據(字)，放入Rd 中
??????? STR{cond}{T} Rd,<地址>;存儲數據(字)到指定地址的存儲單元，要存儲的數據在Rd中
??????? LDR{cond}B{T} Rd,<地址>;加載字節數據，放入Rd中，即Rd最低字節有效，高24位清零
??????? STR{cond}B{T} Rd,<地址>;存儲字節數據，要存儲的數據在Rd，最低字節有效
??????? 其中，T 為可選后綴，若指令有T，那么即使處理器是在特權模式下，存儲系統也將訪問看成是處理器是在用戶模式下。T 在用戶模式下無效，不能與前索引偏移一起使用T。
??????? LDR/STR 指令尋址是非常靈活的，由兩部分組成，一部分為一個基址寄存器，可以為任一個通用寄存器，另一部分為一個地址偏移量。地址偏移量有以下3 種格式：
??????? (1) 立即數。立即數可以是一個無符號數值，這個數據可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數值。指令舉例如下：
??????? LDR R1,[R0,#0x12] ;將R0+0x12 地址處的數據讀出，保存到R1 中(R0 的值不變)
??????? LDR R1,[R0,#-0x12];將R0-0x12 地址處的數據讀出，保存到R1 中(R0 的值不變)
??????? LDR R1,[R0] ;將R0 地址處的數據讀出，保存到R1 中(零偏移)
??????? (2)寄存器。寄存器中的數值可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數值。指令舉例值。指令舉例如下：
??????? LDR R1,[R0,R2] ;將R0+R2 地址的數據計讀出，保存到R1 中(R0 的值不變)
??????? LDR R1,[R0,-R2] ;將R0-R2 地址處的數據計讀出，保存到R1 中(R0 的值不變)
??????? (3)寄存器及移位常數。寄存器移位后的值可以加到基址寄存器，也可以從基址寄存器中減去這個數值。指令舉例如下：
??????? LDR R1,[R0,R2,LSL #2] ;將R0+R2*4地址處的數據讀出，保存到R1中（R0，R2的值不變）
??????? LDR R1,[R0,-R2,LSL #2];將R0-R2*4地址處的數據計讀出，保存到R1中(R0，R2的值不變)
??????? 從尋址方式的地址計算方法分，加載/存儲指令有以下4 種形式：
??????? (1)零偏移。Rn 的值作為傳送數據的地址，即地址偏移量為0。指令舉例如下：
??????? LDR Rd,[Rn]
??????? (2)前索引偏移。在數據傳送之前，將偏移量加到Rn 中，其結果作為傳送數據的存儲地址。若使用后綴“！”，則結果寫回到Rn 中，且Rn 值不允許為R15。指令舉例如下：
??????? LDR Rd,[Rn,#0x04]!
??????? LDR Rd,[Rn,#-0x04]
??????? (3)程序相對偏移。程序相對偏移是索引形式的另一個版本。匯編器由PC 寄存器計算偏移量，并將PC 寄存器作為Rn 生成前索引指令。不能使用后綴“！”。指令舉例如下：
??????? LDR Rd,label ;label 為程序標號，label 必須是在當前指令的±4KB 范圍內
??????? (4) 后索引偏移。Rn的值用做傳送數據的存儲地址。在數據傳送后，將偏移量與Rn相加，結果寫回到Rn 中。Rn 不允許是R15。指令舉例如下：
??????? LDR Rd,[Rn],#0x04
??????? 地址對準--大多數情況下，必須保證用于32 位傳送的地址是32 位對準的。
??????? 加載/存儲字和無符號字節指令舉例如下：
??????? LDR R2,[R5] ;加載R5 指定地址上的數據(字)，放入R2 中
??????? STR R1,[R0,#0x04] ;將R1 的數據存儲到R0+0x04 存儲單元，R0 值不變
??????? LDRB R3,[R2],#1 ;讀取R2 地址上的一字節數據，并保存到R3 中，R2=R3+1
??????? STRB R6,[R7] ;讀R6 的數據保存到R7 指定的地址中，只存儲一字節數據
??????? 加載/存儲半字和帶符號字節。這類LDR/STR 指令可能加載帶符字節\加載帶符號半字、加載/存儲無符號半字。偏移量格式、尋址方式與加載/存儲字和無符號字節指令相同。指令格式如下：
??????? LDR{cond}SB Rd,<地址> ;加載指定地址上的數據(帶符號字節)，放入Rd 中
??????? LDR{cond}SH Rd,<地址> ;加載指定地址上的數據(帶符號字節)，放入Rd 中
??????? LDR{cond}H Rd,<地址> ;加載半字數據，放入Rd中，即Rd最低16 位有效,高16位清零
??????? STR{cond}H Rd,<地址> ;存儲半字數據，要存儲的數據在Rd，最低16 位有效
??????? 說明：帶符號位半字/字節加載是指帶符號位加載擴展到32 位;無符號位半字加載是指零擴展到32位。
??????? 地址對準--對半字傳送的地址必須為偶數。非半字對準的半字加載將使Rd 內容不可靠，非半字對準的半字存儲將使指定地址的2 字節存儲內容不可靠。
??????? 加載/存儲半字和帶符號字節指令舉例如下：
??????? LDRSB R1[R0,R3] ;將R0+R3 地址上的字節數據讀出到R1，高24 位用符號位擴展
??????? LDRSH R1,[R9] ;將R9 地址上的半字數據讀出到R1，高16位用符號位擴展
??????? LDRH R6,[R2],#2 ;將R2 地址上的半字數據讀出到R6，高16位用零擴展，R2=R2+1
??????? SHRH R1,[R0,#2]!;將R1 的數據保存到R2+2 地址中，只存儲低2 字節數據，R0=R0+2
??????? LDR/STR 指令用于對內存變量的訪問，內存緩沖區數據的訪問、查表、外設的控制操作等等，若使用LDR 指令加載數據到PC 寄存器，則實現程序跳轉功能，這樣也就實現了程序散轉。
??????? 變量的訪問
??????? NumCount EQU 0x40003000 ;定義變量NumCount
??????? …
??????? LDR R0,=NumCount ;使用LDR 偽指令裝載NumCount 的地址到R0
??????? LDR R1,[R0] ;取出變量值
??????? ADD R1,R1,#1 ;NumCount=NumCount+1
??????? STR R1,[R0] ;保存變量值
??????? …
??????? GPIO 設置
??????? GPIO-BASE EQU 0Xe0028000 ;定義GPIO 寄存器的基地址
??????? …
??????? LDR R0,=GPIO-BASE
??????? LDR R1,=0x00FFFF00 ;裝載32 位立即數，即設置值
??????? STR R1,[R0,#0x0C] ;IODIR=0x00FFFF00， IODIR 的地址為0xE002800C
??????? MOV R1,#0x00F00000
??????? STR R1,[R0,#0x04] ;IOSET=0x00F00000，IOSET 的地址為0xE0028004
??????? …
??????? 程序散轉
??????? …
??????? MOV R2,R2,LSL #2 ;功能號乘上4，以便查表
??????? LDR PC,[PC,R2] ;查表取得對應功能子程序地址，并跳轉
??????? NOP
??????? FUN-TAB DCD FUN-SUB0
??????? DCD FUN-SUB1
??????? DCD FUN-SUB2
??????? …

???????LDM 和STM
??????? 批量加載/存儲指令可以實現在一組寄存器和一塊連續的內存單元之間傳輸數據。LDM 為加載多個寄存器，STM 為存儲多個寄存器。允許一條指令傳送16 個寄存器的任何子集或所有寄存器。指令格式如下：
??????? LDM{cond}<模式> Rn{!},reglist{^}
??????? STM{cond}<模式> Rn{!},reglist{^}
??????? LDM /STM 的主要用途是現場保護、數據復制、參數傳送等。其模式有8 種，如下所列：(前面4 種用于數據塊的傳輸，后面4 種是堆棧操作)。
??????? (1) IA：每次傳送后地址加4
??????? (2) IB：每次傳送前地址加4
??????? (3) DA：每次傳送后地址減4
??????? (4) DB：每次傳送前地址減4
??????? (5) FD：滿遞減堆棧
??????? (6) ED：空遞增堆棧
??????? (7) FA：滿遞增堆棧
??????? (8) EA：空遞增堆棧
??????? 其中，寄存器Rn 為基址寄存器，裝有傳送數據的初始地址，Rn 不允許為R15;后綴“！”表示最后的地址寫回到Rn 中;寄存器列表reglist 可包含多于一個寄存器或寄存器范圍，使用“,”分開，如{R1,R2,R6-R9},寄存器排列由小到大排列；“＾”后綴不允許在用戶模式呈系統模式下使 用，若在LDM 指令用寄存器列表中包含有PC 時使用，那么除了正常的多寄存器傳送外，將SPSR 拷貝到CPSR 中，這可用于異常處理返回；使用“＾”后綴進行數據傳送且寄存器列表不包含PC 時，加載/存儲的是用戶模式的寄存器，而不是當前模式的寄存器。
??????? 地址對準――這些指令忽略地址的位[1：0]。
??????? 批量加載/存儲指令舉例如下：
??????? LDMIA R0!,{R3-R9} ;加載R0 指向的地址上的多字數據，保存到R3～R9 中，R0 值更新
??????? STMIA R1!,{R3-R9} ;將R3～R9 的數據存儲到R1 指向的地址上，R1 值更新
??????? STMFD SP!,{R0-R7,LR} ;現場保存，將R0～R7、LR 入棧
??????? LDMFD SP!,{R0-R7,PC}^;恢復現場，異常處理返回
??????? 在進行數據復制時，先設置好源數據指針，然后使用塊拷貝尋址指令LDMIA/STMIA、LDMIB/STMIB、LDMDA/STMDA、LDMDB /STMDB 進行讀取和存儲。而進行堆棧操作時，則要先設置堆棧指針，一般使用SP 然后使用堆棧尋址指令STMFD/LDMFD、STMED。LDMED、STMFA/LDMFA、STMEA/LDMEA 實現堆棧操作。
??????? 多寄存器傳送指令示意圖如圖A-1所示，其中R1為指令執行前的基址寄存器，R1’則為指令執行完后的基址寄存器。

（a）指令STMIA R1!,{R5-R7}????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? （b）指令STMIBR1!,{R5-R7}
?
（c）指令STMDA R1!,{R5-R7}?????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? （d）指令STMDB R1!,{R5-R7}
圖A-1? 多寄存器傳送指令示意圖

??????? 數據是存儲在基址寄存器的地址之上還是之下，地址是在存儲第一個值之前還是之后增加還是減少。表A-3給出多寄存器傳送指令映射示意表。

表A-3? 多寄存器傳送指令映射示意表

?????? 使用LDM/STM 進行數據復制例程如下：
??????? …
??????? LDR R0,=SrcData ;設置源數據地址
??????? LDR R1,=DstData ;設置目標地址
??????? LDMIA R0,{R2-R9} ;加載8 字數據到寄存器R2～R9
??????? STMIA R1,{R2-R9} ;存儲寄存器R2～R9 到目標地址

??????? 使用LDM/STM 進行現場寄存器保護，常在子程序中或異常處理使用：
??????? SENDBYTE
??????? STMFD SP!,{R0-R7,LR} ;寄存器入堆
??????? …
??????? BL DELAY ;調用DELAY子程序
??????? …
??????? LDMFD SP!,{R0-R7,PC} ;恢復寄存器，并返回

??????? SWP
??????? 寄存器和存儲器交換指令。SWP指令用于將一個內存單元（該單元地址放在寄存器Rn中）的內容讀取到一個寄存器Rd 中，同時將另一個寄存器Rm 的內容寫入到該內存單元中。使用SWP 可實現信號量操作。
??????? 指令格式如下：
??????? SWP{cond}{B} Rd,Rm,[Rn]
??????? 其中，B 為可選后綴，若有B，則交換字節，否則交換32 位字：Rd為數據從存儲器加載到的寄存器;Rm 的數據用于存儲到存儲器中，若Rm 與Rn 相同，則為寄存器與存儲器內容進行交換;Rn 為要進行數據交換的存儲器地址，Rn 不能與Rd 和Rm 相同。
??????? SWP 指令舉例如下：
??????? SWP R1,R1,[R0] ; 將R1 的內容與R0 指向的存儲單元的內容進行交換
??????? SWP R1,R2,,[R0] ; 將R0 指向的存儲單元內容讀取一字節數據到R1 中(高24 位清零)
???????????????????????????????????????; 并將R2 的內容寫入到該內存單元中(最低字節有效)
??????? 使用SWP 指令可以方便地進行信號量的操作：
??????? 12C_SEM EQU 0x40003000
??????? …
??????? 12C_SEM_WAIT
??????? MOV R0,#0
??????? LDR R0,=12C_SEM
??????? SWP R1,R1,[R0] ?????? ;取出信號量，并設置其為0
??????? CMP R1,#0 ?????? ??? ;判斷是否有信號
??????? BEQ 12C_SEM_WAIT???? ;若沒有信號，則等待

3? ARM 數據處理指令
??????? 數據處理指令大致可分為3 類;數據傳送指令（如MOV、MVN），算術邏輯運算指令（如ADD,SUM,AND），比較指令（如CMP、TST）。數據處理指令只能對寄存器的內容進行操作。
??????? 所有ARM 數據處理指令均可選擇使用S 后綴，以影響狀態標志。比較指令CMP、CMN、TST和TEQ不需要后綴S，它們會直接影響狀態標志。ARM 數據處理指令列于表A-4中。

表A-4? ARM 數據處理指令

?????? （1）數據傳送指令
??????? MOV
??????? 數據傳送指令。將8 位圖立即數或寄存器(operant2)傳送到目標寄存器Rd，可用于移位運算等操作。指令格式如下：
??????? MOV{cond}{S} Rd,operand2
??????? MOV 指令舉例如下：
??????? MOV R1#0x10 ;R1=0x10
??????? MOV R0,R1 ;R0=R1
??????? MOVS R3,R1,LSL #2 ;R3=R1＜＜2，并影響標志位
??????? MOV PC,LR?? ;PC=LR ，子程序返回

??????? MVN
??????? 數據非傳送指令。將8 位圖立即數或寄存器(operand2)按位取反后傳送到目標寄存器(Rd)，因為其具有取反功能，所以可以裝載范圍更廣的立即數。指令格式如下：
??????? MVN{cond}{S} Rd,operand2
??????? MVN 指令舉例如下：
??????? MVN R1,#0xFF ;R1=0xFFFFFF00
??????? MVN R1,R2 ;將R2取反，結果存到R1

??????? （2）算術邏輯運算指令
??????? ADD
??????? 加法運算指令。將operand2 數據與Rn 的值相加，結果保存到Rd 寄存器。指令格式如下：
??????? ADD{cond}{S} Rd,Rn,operand2
??????? ADD 指令舉例如下：
??????? ADDS R1,R1,#1 ;R1=R1+1
??????? ADD R1,R1,R2 ;R1=R1+R2
??????? ADDS R3,R1,R2,LSL #2 ;R3=R1+R2＜＜2

???????SUB
??????? 減法運算指令。用寄存器Rn 減去operand2。結果保存到Rd中。指令格式如下：
??????? SUB{cond}{S} Rd,Rn,operand2
??????? SUB 指令舉例如下：
??????? SUBS R0,R0,#1 ;R0=R0-1
??????? SUBS R2,R1,R2 ;R2=R1-R2
??????? SUB R6,R7,#0x10 ;R6=R7-0x10

??????? RSB
??????? 逆向減法指令。用寄存器operand2 減法Rn，結果保存到Rd中。指令格式如下：
??????? RSB{cond}{S} Rd,Rn,operand2
??????? SUB 指令舉例如下：
??????? RSB R3,R1,#0xFF00 ;R3=0xFF00-R1
??????? RSBS R1,R2,R2,LSL #2 ;R1=R2＜＜2-R2=R2×3
??????? RSB R0,R1,#0 ;R0=-R1

??????? ADC
??????? 帶進位加法指令。將operand2 的數據與Rn 的值相加，再加上CPSR 中的C 條件標志位。結果保存到Rd寄存器。指令格式如下：
??????? ADC{cond}{S} Rd,Rn,operand2
??????? ADC 指令舉例如下：
??????? ADDS R0,R0,R2
??????? ADC R1,R1,R3 ;使用ADC 實現64 位加法，(R1、R0)=(R1、R0)+（R3、R2）

??????? SBC
??????? 帶進位減法指令。用寄存器Rn 減去operand2，再減去CPSR中的C 條件標志位的非（即若C 標志清零，則結果減去1），結果保存到Rd 中。指令格式如下：
??????? SCB{cond}{S}Rd,Rn,operand2
??????? SBC 指令舉例如下：
??????? SUBS R0，R0，R2
??????? SBC R1，R1，R3 ;使用SBC 實現64 位減法，(R1,R0)-(R3,R2)

???????RSC
??????? 帶進位逆向減法指令。用寄存器operand2 減去Rn，再減去CPSR中的C 條件標志位，結果保存到Rd 中。指令格式如下：
??????? RSC{cond}{S} Rd,Rn,operand2
??????? RSC 指令舉例如下：
??????? RSBS R2,R0,#0
??????? RSC R3,R1,#0 ;使用RSC 指令實現求64 位數值的負數

???????AND
??????? 邏輯與操作指令。將operand2 值與寄存器Rn 的值按位作邏輯與操作，結果保存到Rd 中。指令格式如下：
??????? AND{cond}{S} Rd,Rn,operand2
??????? AND 指令舉例如下：
??????? ANDS R0,R0,#x01 ;R0=R0&0x01，取出最低位數據
??????? AND R2,R1,R3 ;R2=R1&R3

??????? ORR
???????邏輯或操作指令。將operand2 的值與寄存器Rn 的值按位作邏輯或操作，結果保存到Rd 中。指令格式如下：
??????? ORR{cond}{S} Rd,Rn,operand2
??????? ORR 指令舉例如下：
??????? ORR R0,R0,#x0F ;將R0 的低4 位置1
??????? MOV R1,R2,LSR #4
??????? ORR R3,R1,R3,LSL #8 ;使用ORR 指令將近R2 的高8 位數據移入到R3 低8 位中

???????EOR
??????? 邏輯異或操作指令。將operand2 的值與寄存器Rn 的值按位作邏輯異或操作，結果保存到Rd 中。指令格式如下：
??????? EOR{cond}{S}Rd,Rn,operand2
??????? EOR 指令舉例如下：
??????? EOR R1,R1,#0x0F ;將R1 的低4 位取反
??????? EOR R2,R1,R0 ;R2=R1^R0
??????? EORS R0,R5,#0x01 ;將R5 和0x01 進行邏輯異或，結果保存到R0，并影響標志位

??????? BIC
??????? 位清除指令。將寄存器Rn 的值與operand2 的值的反碼按位作邏輯與操作，結果保存到Rd 中。指令格式如下：
??????? BIC{cond}{S}Rd,Rn,operand2
??????? BIC 指令舉例如下：
??????? BIC R1,R1,#0x0F ;將R1 的低4 位清零，其它位不變
??????? BIC R1,R2,R3 ;將拭的反碼和R2 相邏輯與，結果保存到R1

??????? （3）比較指令
???????CMP
??????? 比較指令。指令使用寄存器Rn 的值減去operand2 的值，根據操作的結果更新CPSR中的相應條件標志位，以便后面的指令根據相應的條件標志來判斷是否執行。指令格式如下：
??????? CMP{cond} Rn,operand2
??????? CMP 指令舉例如下：
??????? CMP R1,#10 ;R1 與10 比較，設置相關標志位
??????? CMP R1,R2 ;R1 與R2 比較，設置相關標志位
??????? CMP 指令與SUBS 指令的區別在于CMP 指令不保存運算結果。在進行兩個數據大小判斷時，常用CMP 指令及相應的條件碼來操作。

???????CMN
??????? 負數比較指令。指令使用寄存器Rn 與值加上operand2 的值，根據操作的結果更新CPSR 中的相應條件標志位，以便后面的指令根據相應的條件標志來判斷是否執行，指令格式如下：
??????? CMN{cond} Rn,operand2
??????? CMN R0,#1 ;R0+1,判斷R0 是否為1 的補碼，若是Z 置位
??????? CMN 指令與ADDS 指令的區別在于CMN 指令不保存運算結果。CMN 指令可用于負數比較，比如CMNR0，#1 指令則表示R0 與-1 比較，若R0 為-(即1 的補碼)，則Z 置位，否則Z復位。

??????? TST
??????? 位測試指令。指令將寄存器Rn 的值與operand2 的值按位作邏輯與操作，根據操作的結果更新CPSR 中相應的條件標志位，以便后面指令根據相應的條件標志來判斷是否執行。指令格式如下：
??????? TST{cond} Rn,operand2
??????? TST 指令舉例如下：
??????? TST R0,#0x01 ;判斷R0 的最低位是否為0
??????? TST R1,#0x0F ;判斷R1 的低4 位是否為0
??????? TST 指令與ANDS 指令的區別在于TST4 指令不保存運算結果。TST 指令通常于EQ、NE條件碼配合使用，當所有測試位均為0 時，EQ 有效，而只要有一個測試為不為0，則NE 有效。

???????TEQ
??????? 相等測試指令。指令寄存器Rn 的值與operand2 的值按位作邏輯異或操作，根據操作的結果更新CPSR 中相應條件標志位，以便后面的指令根據相應的條件標志來判斷是否執行。指令格式如下：
??????? TEQ{cond} Rn,operand2
??????? TEQ 指令舉例如下：
??????? TEQ R0,R1 ;比較R0 與R1 是否相等(不影響V 位和C 位)
??????? TST 指令與EORS 指令的區別在于TST 指令不保存運算結果。使用TEQ 進行相等測試，常與EQNE 條件碼配合使用，當兩個數據相等時，EQ 有效，否則NE 有效。

??????? （4）乘法指令
??????? ARM7TDMI(-S)具有32×32 乘法指令、32×32乘加指令、32×32 結果為64 位的乘法指令。表A-5給出全部的ARM 乘法指令。

表A-5? 全部的ARM乘法指令

???????MUL
??????? 32 位乘法指令。指令將Rm 和Rs 中的值相乘，結果的低32 位保存到Rd 中。指令格式如下：
??????? MUL{cond}{S} Rd,Rm,Rs
??????? MUL 指令舉例如下：
??????? MUL R1,R2,R3 ;R1=R2×R3
??????? MULS R0,R3,R7 ;R0=R3×R7，同時設置CPSR 中的N 位和Z 位

???????MLA
??????? 32 位乘加指令。指令將Rm 和Rs 中的值相乘，再將乘積加上第3 個操作數，結果的低32 位保存到Rd中。指令格式如下：
??????? MLA{cond}{S} Rd,Rm,Rs,Rn
??????? MLA 指令舉例如下：
??????? MLA R1,R2,R3,R0 ;R1=R2×R3+10

??????? UMULL
??????? 64 位無符號乘法指令。指令將Rm 和Rs 中的值作無符號數相乘，結果的低32 位保存到RsLo 中，而高32 位保存到RdHi 中。指令格式如下：
??????? UMULL{cond}{S} RdLo,RdHi,Rm,Rs
??????? UMULL 指令舉例如下：
??????? UMULL R0,R1,R5,R8 ;(R1、R0)=R5×R8

??????? UMLAL
??????? 64 位無符號乘加指令。指令將Rm 和Rs 中的值作無符號數相乘，64 位乘積與RdHi、RdLo 相加，結果的低32 位保存到RdLo 中，而高32 位保存到RdHi 中。指令格式如下：
??????? UMLAL{cond}{S} RdLo,RdHi,Rm,Rs
??????? UMLAL 指令舉例如下：
??????? UMLAL R0,R1,R5,R8;(R1,R0)=R5×R8+(R1,R0)

??????? SMULL
??????? 64 位有符號乘法指令。指令將Rm 和Rs 中的值作有符號數相乘，結果的低32 位保存到RdLo 中，而高32 位保存到RdHi 中。指令格式如下：
??????? SMULL{cond}{S} RdLo,RdHi,Rm,Rs
??????? SMULL 指令舉例如下：
??????? SMULL R2,R3,R7,R6 ;(R3,R2)=R7×R6

??????? SMLAL
??????? 64 位有符號乘加指令。指令將Rm 和Rs 中的值作有符號數相乘，64 位乘積與RdHi、RdLo，相加，結果的低32 位保存到RdLo 中，而高32 位保存到RdHi 中。指令格式如下：
??????? SMLAL{cond}{S} RdLo,RdHi,Rm,Rs
??????? SMLAL 指令舉例如下：
??????? SMLAL R2,R3,R7,R6;(R3,R2)=R7×R6+(R3,R2)

4? ARM 跳轉指令
??????? 在ARM 中有兩種方式可以實現程序的跳轉，一種是使用跳轉指令直接跳轉，另一種則是直接向PC寄存器賦值實現跳轉。跳轉指令有跳轉指令B，帶鏈接的跳轉指令BL帶狀態切換的跳轉指令BX。表A-6給出全部的ARM跳轉指令。

表A-6? ARM跳轉指令

? ????? B
??????? 跳轉指令。跳轉到指定的地址執行程序。指令格式如下：
??????? B{cond} label
??????? 跳轉指令B 舉例如下：
??????? B WAITA ;跳轉到WAITA標號處
??????? B 0x1234 ;跳轉到絕對地址0x1234 處
??????? 跳轉到指令B 限制在當前指令的±32Mb 的范圍內。

??????? BL
??????? 帶鏈接的跳轉指令。指令將下一條指令的地址拷貝到R14(即LR)鏈接寄存器中，然后跳轉到指定地址運行程序。指令格式如下：
??????? BL{cond} label
??????? 帶鏈接的跳轉指令BL 舉例如下：
??????? BL DELAY
??????? 跳轉指令B 限制在當前指令的±32MB 的范圍內。BL 指令用于子程序調用。

??????? BX
??????? 帶狀態切換的跳轉指令。跳轉到Rm 指定的地址執行程序，若Rm 的位[0]為1，則跳轉時自動將CPSR 中的標志T 置位，即把目標地址的代碼解釋為Thumb 代碼;若Rm 的位[0]為0，則跳轉時自動將CPSR 中的標志T 復位，即把目標地址的代碼解釋為ARM 代碼。指令格式如下：
??????? BX{cond} Rm
??????? 帶狀態切換的跳轉指令BX舉例如下：
??????? ADRL R0,ThumbFun+1
??????? BX R0 ;跳轉到R0指定的地址，并根據R0 的最低位來切換處理器狀態

5?? ARM 協處理器指令
???????ARM 支持協處理器操作，協處理器的控制要通過協處理器命令實現。表A-7給出全部的ARM協處理器指令。

表A-7? ARM 協處理器指令

?????? CDP
??????? 協處理器數據操作指令。ARM 處理器通過CDP 指令通知ARM協處理器執行特定的操作。該操作由協處理器完成，即對命令的參數的解釋與協處理器有關，指令的使用取決于協處理器。若協處理器不能成功地執行該操作，將產生未定義指令異常中斷。指令格式如下：
??????? CDP{cond} coproc,opcodel,CRd,CRn,CRm{,opcode2}
??????? 其中： coproc 指令操作的協處理器名。標準名為pn,n 為0～15。
??????? opcodel 協處理器的特定操作碼。
??????? CRd 作為目標寄存器的協處理器寄存器。
??????? CRN 存放第1 個操作數的協處理器寄存器。
??????? CRm 存放第2 個操作數的協處理器寄存器。
??????? Opcode2 可選的協處理器特定操作碼。
??????? CDP 指令舉例如下：
??????? CDP p7,0,c0,c2,c3,0 ;協處理器7 操作，操作碼為0，可選操作碼為0
??????? CDP p6,1,c3,c4,c5 ;協處理器操作，操作碼為1

??????? LDC
??????? 協處理器數據讀取指令。LDC 指令從某一連續的內存單元將數據讀取到協處理器的寄存器中。協處理器數據的數據的傳送，由協處理器來控傳送的字數。若協處理器不能成功地執行該操作，將產生未定義指令異常中斷。指令格式如下：
??????? LDC{cond}{L} coproc,CRd,<地址>
??????? 其中： L 可選后綴，指明是長整數傳送。
??????? coproc 指令操作的協處理器名。標準名為pn，n 為0～15
??????? CRd 作為目標寄存的協處理器寄存器。
??????? <地址> 指定的內存地址
??????? LDC 指令舉例如下：
??????? LDC p5,c2,[R2,#4];讀取R2+4指向的內存單元的數據，傳送到協處理器p5的c2寄存器中
??????? LDC p6,c2,[R1] ;讀取是指向的內存單元的數據，傳送到協處理器p6 的c2 寄存器中

??????? STC
??????? 協處理器數據寫入指令。STC 指令將協處理器的寄存器數據寫入到某一連續的內存單元中。進行協處理器數據的數據傳送，由協處理器來控制傳送的字數。若協處理器不能成功地執行該操作，將產生未定義指令異常中斷。指令格式如下：
??????? STC{cond}{L} coproc,CRd,<地址>
??????? 其中： L 可選后綴，指明是長整數傳送。
??????? coproc 指令操作的協處理器名。標準名為pn，n 為0～15
??????? CRd 作為目標寄存的協處理器寄存器。
??????? <地址> 指定的內存地址
??????? STC 指令舉例如下：
??????? STC p5,c1,[R0]
??????? STC p5,c1,[Ro,#-0x04]
??????? MCR
??????? ARM 寄存器到協處理器寄存器的數據傳送指令。MCR 指令將ARM 處理器的寄存器中的數據傳送到協處理器的寄存器中。若協處理器不能成功地執行該操作，將產生未定義指令異常中斷。指令格式如下：
??????? MCR{cond}coproc,opcodel,Rd,CRn,CRm{,opcode2}
??????? 其中：coproc 指令操作的協處理器名。標準名為pn，n 為0～15。
??????? cpcodel 協處理器的特定操作碼。
??????? CRD 作為目標寄存器的協處理器寄存器。
??????? CRn 存放第1 個操作數的協處理器寄存器
??????? CRm 存放第2 個操作數的協處理器寄存器。
??????? Opcode2 可選的協處理器特定操作碼。
??????? MCR 指令舉例如下：
??????? MCR p6,2,R7,c1,c2,
??????? MCR P7,0,R1,c3,c2,1,

???????MRC
??????? 協處理器寄存器到ARM 寄存器到的數據傳送指令。MRC 指令將協處理器寄存器中的數據傳送到ARM 處理器的寄存器中。若協處理器不能成功地執行該操作。將產生未定義異常中斷。指令格式如下：
??????? MRC {cond}coproc,opcodel,Rd,CRn,CRm{,opcode2}
??????? 其中：coproc 指令操作的協處理器名。標準名為pn，n為0～15。
??????? opcodel 協處理器的特定操作碼。
??????? CRd 作為目標寄存器的協處理器寄存器。
??????? CRn 存放第1 個操作數的協處理器寄存器。
??????? CRm 存放第2 個操作數的協處理器寄存器。
??????? opcode2 可選的協處理器特定操作碼。
??????? MRC 指令舉例如下：
??????? MRC p5,2,R2,c3,c2
??????? MRC p7,0,R0,c1,c2,1

6?? ARM 雜項指令
??????? 表A-8給出全部的ARM協處理器指令。

表A-8 ARM雜項指令

?????? SWI
??????? 軟中斷指令。SWI 指令用于產生軟中斷，從而實現在用戶模式變換到管理模式，CPSR保存到管理模式的SPSR 中，執行轉移到SWI 向量，在其它模式下也可使用SWI 指令，處理同樣地切換到管理模式。指令格式如下：
??????? SWI{cond} immed_24
??????? 其中：immed_2424 位立即數，值為0～16777215 之間的整數。
??????? SWI 指令舉例如下：
??????? SWI 0 ;軟中斷，中斷立即數為0
??????? SWI 0x123456 ;軟中斷，中斷立即數為0x123456
??????? 使用SWI 指令時，通常使用以下兩種方法進行傳遞參數，SWI 異常中斷處理程序就可以提供相關的服務，這兩種方法均是用戶軟件協定。SWI 異常中斷處理程序要通過讀取引起軟中斷的SWI 指令，以取得24 位立即數。
??????? （A）指令24 位的立即數指定了用戶請求的服務類型，參數通過用寄存器傳遞。
??????? MOV R0,#34 ??? ;設置了功能號為34
??????? SWI 12 ?????? ;調用12 號軟中斷
??????? （B）指令中的24 位立即數被忽略，用戶請求的服務類型由寄存器R0 的值決定，參數通過其它的通用寄存器傳遞。
??????? MOV R0,#12 ??? ;調用12 號軟中斷
??????? MOV R1,#34 ??? ;設置子功能號為34
??????? SWI 0?????? ;
??????? 在SWI 異常中斷處理程序中，取出SWI 立即數的步驟為：首先確定引起軟中斷的SWI指令是ARM 指令還時Thumb 指令，這可通過對SPSR 訪問得到：然后要取得該SWI 指令的地址，這可通過訪問LR 寄存器得到：接著讀出指令，分解出立即數。
??????? 讀出SWI 立即數：
??????? T_bit EQU 0x20
??????? SWI_Hander
??????? STMFD SP!,{R0_R3,R12,LR}??? ??? ;現場保護
??????? MRS R0,SPSR ?????? ??? ??? ??? ;讀取SPSR
??????? STMFD SP!,{R0} ?????? ??? ??? ??? ;保存SPSR
??????? TST R0,#T_bit ?????? ??? ??? ??? ;測試T 標志位
??????? LDRNEH R0,[LR,#-2]??? ??? ??? ??? ;若是Thumb 指令，讀取指令碼(16 位)
??????? BICNE R0,R0,#0xFF00??? ??? ??? ;取得Thumb 指令的8 位立即數
??????? LDREQ R0,[LR,#-4] ?????? ??? ??? ;若是ARM 指令，讀取指令碼(32 位)
??????? BICNQ R0,R0,#0xFF00000??? ??? ??? ;取得ARM 指令的24 位立即數
??????? …
??????? LDMFD SP!,{R0-R3,R12,PC}^ ;SWI 異常中斷返回

??????? MRS
??????? 讀狀態寄存器指令。在ARM 處理器中，只有MRS 指令可以狀態寄存器CPSR 或SPSR讀出到通用寄存器中。指令格式如下：
??????? MRS{cond} Rd ,psr
??????? 其中： Rd 目標寄存器。Rd 不允許為R15。
??????? psr CPSR 或SPSR
??????? MRS指令舉例如下：
??????? MRS R1,CPSR ??? ;將CPSR 狀態寄存器讀取，保存到R1 中
??????? MRS R2,SPSR ??? ;將SPSR 狀態寄存器讀取，保存到R2 中
??????? MRS 指令讀取CPSR，可用來判斷ALU 的狀態標志，或IRQ、FIQ 中斷是否允許等；在異常處理程序中，讀SPSR 可知道進行異常前的處理器狀態等。MRS 與MSR 配合使用，實現CPSR 或SPSR寄存器的讀—修改---寫操作，可用來進行處理器模式切換()，允許/禁止IRQ/FIQ 中斷等設置。另外，進程切換或允許異常中斷嵌套時，也需要使用MRS 指令讀取SPSR 狀態值。保存起來。
??????? 使能IRQ 中斷例程：
??????? ENABLE_IRQ
??????? MRS R0,CPSR
??????? BIC R0。R0,#0x80
??????? MSR CPSR_c,R0
??????? MOV PC,LR
??????? 禁能IRQ 中斷例程：
??????? DISABLE_IRQ
??????? MRS R0,CPSR
??????? ORR R0,R0,#0x80
??????? MSR CPSR_c,R0
??????? MOV PC,LR

??????? MSR
??????? 寫狀態寄存器指令。在ARM 處理器中。只有MSR 指令可以直接設置狀態寄存器CPSR或SPSR。指令格式如下：
??????? MSR{cond} psr_fields,#immed_8r
??????? MSR{cond} psr_fields,Rm
??????? 其中： psr CPSR或SPSR
??????? fields 指定傳送的區域。Fields 可以是以下的一種或多種(字母必須為小寫)：
??????? c 控制域屏蔽字節(psr[7…0])
??????? x 擴展域屏蔽字節(psr[15…8])
??????? s 狀態域屏蔽字節(psr[23。…16])
??????? f 標志域屏蔽字節(psr[31…24])
??????? immed_8r 要傳送到狀態寄存器指定域的立即數，8 位。
??????? Rm 要傳送到狀態寄存器指定域的數據的源寄存器。
??????? MSR 指令舉例如下：
??????? MSR CPSR_c,#0xD3 ;CPSR[7…0]=0xD3，即切換到管理模式。
??????? MSR CPSR_cxsf,R3 ;CPSR=R3
??????? 只有在特權模式下才能修改狀態寄存器。
??????? 程序中不能通過MSR 指令直接修改CPSR 中的T 控制位來實現ARM 狀態/Thumb 狀態的切換，必須使用BX 指令完成處理器狀態的切換(因為BX 指令屬轉移指令，它會打斷流水線狀態，實現處理器狀態切換)。MRS 與MSR 配合使用，實現CPSR 或SPSR 寄存器的讀-修改-寫操作，可用來進行處理器模式切換、允許/禁止IRQ/FIQ 中斷等設置。
??????? 堆棧指令實始化例程：
??????? INITSTACK
??????? MOV R0,LR ;保存返回地址
??????? ;設置管理模式堆棧
??????? MSR CPSR_c,#0xD3
??????? LDR SP,StackSvc
??????????????????????;設置中斷模式堆棧
??????? MSR CPSR_c,#0xD2
??????? LDR SP,StackIrq
??????? …
7?? ARM 偽指令
??????? ARM 偽指令不是ARM 指令集中的指令，只是為了編程方便編譯器定義了偽指令，使用時可以像其它ARM 指令一樣使用，但在編譯時這些指令將被等效的ARM 指令代替。ARM 偽指令有四條，分別為ADR 偽指令、ADRL 偽指令、LDR 偽指令和NOP偽指令。
??????? ADR
???????小范圍的地址讀取偽指令。ADR 指令將基于PC 相對偏移的地址值讀取到寄存器中。在匯編編譯源程序時，ADR 偽指令被編譯器替換成一條合適的指令。通常，編譯器用一條ADD 指令或SUB 指令來實現該ADR偽指令的功能，若不能用一條指令實現，則產生錯誤，編譯失敗。
??????? ADR 偽指令格式如下：
??????? ADR{cond} register,exper
??????? 其中：register 加載的目標寄存器。
??????? exper 地址表達式。當地址值是非字地齊時，取值范圍-255～255 字節之間；當地址是字對齊時，取值范圍-1020～1020 字節之間。
??????? 對于基于PC 相對偏移的地址值時，給定范圍是相對當前指令地址后兩個字處(因為ARM7TDMI 為三級流水線)。
??????? ADR 偽指令舉例如下：
??????? LOOP MOV R1, #0xF0
??????? …
??????? ADR R2, LOOP ?????? ;將LOOP 的地址放入R2
??????? ADR R3, LOOP+4
??????? 可以用ADR 加載地址，實現查表：
??????? …
??????? ADR R0,DISP_TAB ??? ;加載轉換表地址
??????? LDRB R1,[R0,R2] ??? ;使用R2 作為參數，進行查表
??????? …
??????? DISP_TAB
??????? DCB0Xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90

??????? ADRL
??????? 中等范圍的地址讀取偽指令。ADRL 指令將基于PC 相對偏移的地址值或基于寄存器相對偏移的地址值讀取到寄存器中，比ADR 偽指令可以讀取更大范圍的地址。在匯編編譯源程序時，ADRL 偽指令被編譯器替換成兩個條合適的指令。若不能用兩條指令實現ADRL 偽指令功能，則產生錯誤，編譯失敗。ADRL 偽指令格式如下：
??????? ADR{cond} register,exper
??????? 其中：register 加載的目標寄存器。
??????? expr 地址表達式。當地址值是非字對齊時，取范圍-64K～64K 字節之間；當地址值是字對齊時，取值范圍-256K～256K 字節之間。
??????? ADRL 偽指令舉例如下：
??????? ADRL R0,DATA_BUF
??????? …
??????? ADRL R1 DATA_BUF+80
??????? …
??????? DATA_BUF
??????? SPACE 100 ??? ;定義100 字節緩沖區
??????? 可以且用ADRL 加載地址，實現程序跳轉，中等范圍地址的加載：
??????? …
??????? ADR LR,RETURNI ?????? ??? ;設置返回地址
??????? ADRL R1Thumb_Sub+1??? ??? ;取得了Thumb子程序入口地址，且R1 的0 位置1
??????? BX R1 ?????? ??? ??? ??? ;調用Thumb 子程序，并切換處理器狀態
??????? RETURNI
??????? …
??????? CODE16
??????? Thumb_Sub
??????? MOV R1,#10
??????? …
??????? LDR
??????? 大范圍的地址讀取偽指令。LDR 偽指令用于加載32 位的立即數或一個地址值到指定寄存器。在匯編編譯源程序時，LDR 偽指令被編譯器替換成一條合適的指令。若加載的常數未超出MOV 或MVN 的范圍，則使用MOV 或MVN 指令代替該LDR 偽指令，否則匯編器將常量放入字池，并使用一條程序相對偏移的LDR 指令從文字池讀出常量。LDR 偽指令格式如下：
??????? LDR{cond} register,=expr/label_expr
??????? 其中：register 加載的目標寄存器
??????? expr 32 位立即數。
??????? label_expr 基于PC 的地址表達式或外部表達式。
??????? LADR 偽指令舉例如下：。
??????? LDR R0,=0x123456 ?????? ;加載32 位立即數0x12345678
??????? LDR R0,=DATA_BUF+60??? ;加載DATA_BUF 地址+60
??????? …
??????? LTORG ?????? ??? ??? ??? ;聲明文字池
??????? 偽指令LDR 常用于加載芯片外圍功能部件的寄存器地址(32 位立即數)，以實現各種控制操作加載32 位立即數：
??????? …
??????? LDR R0,=IOPIN ;加載GPIO 寄存器IOPIN 的地址
??????? LDR R1,[R0] ;讀取IOPIN 寄存器的值
??????? …
??????? LDR R0,=IOSET
??????? LDR R1,=0x00500500
??????? STR R1,[R0] ;IOSET=0x00500500
??????? …
??????? 從PC 到文字池的偏移量必須小于4KB。與ARM 指令的LDR 相比，偽指令的LDR 的參數有“=”號
???????NOP
??????? 空操作偽指令。NOP 偽指令在匯編時將會被代替成ARM 中的空操作，比如可能為“MOV? R0, R0”指令等，NOP 偽指令格式如下：
??????? NOP
??????? NOP
??????? NOP
??????? NOP
??????? SUBS R1, R1, #1
??????? BNE DELAY1
??????? …

?

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARM 指令集的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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