嵌入式系统及应用第五讲课件

嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院ARMARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统主要内容主要内容:一、一、ARM指令的寻址方式指令的寻址方式二、二、ARM指令集指令集三、三、Thumb指令集指令集 嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院一、一、ARM指令的寻址方式指令的寻址方式ARM指令系统支持如下几种常见的寻址方式：指令系统支持如下几种常见的寻址方式：1、立即数寻址、立即数寻址2、寄存器寻址、寄存器寻址3、寄存器间接寻址、寄存器间接寻址4、基址变址寻址、基址变址寻址5、多寄存器寻址、多寄存器寻址6、相对寻址、相对寻址7、堆栈寻址、堆栈寻址8、块拷贝寻址块拷贝寻址9、寄存器移位寻址、寄存器移位寻址嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院1、立即数寻址、立即数寻址 立立即即数数寻寻址址指指令令中中的的操操作作码码字字段段后后面面的的部部分分即即是是操操作作数数本本身身，也也就就是是说说，数数据据就就包包含含在在指指令令当当中中，取取出出指指令令也也就就取取出出了了可可以以立即使用的操作数立即使用的操作数(这样的数称为立即数这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如下：。立即寻址指令举例如下：SUBSR0,R0,#1 ;R0减减1，结果放入，结果放入R0，并且影响标志位，并且影响标志位MOVR0,#0 xFF000 ;将立即数将立即数0 xFF000装入装入R0寄存器寄存器 0 x55R0MOV R0,#0 xFF00程序存储MOV R0,#0 xFF000 xFF00从代码中获得数据嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院2、寄存器寻址、寄存器寻址 操操作作数数的的值值在在寄寄存存器器中中，指指令令中中的的地地址址码码字字段段指指出出的的是是寄寄存存器器编编号号，指指令令执执行行时时直直接接取取出出寄寄存存器器值值来来操操作作。寄寄存存器器寻寻址址指指令举例如下：令举例如下：MOV R1,R2 ;将将R2的值存入的值存入R1 SUB R0,R1,R2 ;将将R1的值减去的值减去R2的值，结果保存到的值，结果保存到R0 0 xAA0 x55R2R1MOV R1,R20 xAA嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院3、寄存器间接寻址、寄存器间接寻址 寄寄存存器器间间接接寻寻址址指指令令中中的的地地址址码码给给出出的的是是一一个个通通用用寄寄存存器器的的编编号号，所所需需的的操操作作数数保保存存在在寄寄存存器器指指定定地地址址的的存存储储单单元元中中，即即寄寄存存器器为为操操作作数数的地址指针。寄存器间接寻址指令举例如下：的地址指针。寄存器间接寻址指令举例如下：LDRLDRR0,R2R0,R2;将将R2R2指向的存储单元的数据读出，保存在指向的存储单元的数据读出，保存在R1R1中中 SWPSWPR1,R1,R2R1,R1,R2;将寄存器将寄存器R1R1的值和的值和R2R2指定的存储单元的内容交换指定的存储单元的内容交换 0 x55R0R2 0 x400000000 xAA0 x40000000LDR R0,R20 xAA嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院4、基址变址寻址、基址变址寻址 基基址址寻寻址址就就是是将将基基址址寄寄存存器器的的内内容容与与指指令令中中给给出出的的偏偏移移量量（4K4K）相相加加/减减，形形成成操操作作数数的的有有效效地地址址。常常用用于于查查表表、数数组组操操作作、功功能能部部件件寄寄存存器器访访问问等等。基基址址寻寻址址指指令令举举例如下例如下(前索引寻址前索引寻址)：LDRR2,R3,#0 x0C ;读取读取R3+0 x0C地址存储单元的内容，放入地址存储单元的内容，放入R2 0 x55R2R3 0 x400000000 xAA0 x4000000CLDR R2,R3,#0 x0C0 xAA将R3+0 x0C作为地址装载数据嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院采用变址寻址方式的指令常见有以下几种形式，如下所示：采用变址寻址方式的指令常见有以下几种形式，如下所示：LDRR0，R1，4；R0R14LDRR0，R1，4！；R0R14、R1R14LDRR0，R1，4；R0R1、R1R14LDRR0，R1，R2；R0R1R2在第一条指令中，将寄存器在第一条指令中，将寄存器R1的内容加上的内容加上4形成操作数的形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0中。中。在第二条指令中，将寄存器在第二条指令中，将寄存器R1的内容加上的内容加上4形成操作数的形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0中，然后，中，然后，R1的内的内容自增容自增4个字节。个字节。在第三条指令中，以寄存器在第三条指令中，以寄存器R1的内容作为操作数的有效的内容作为操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器地址，从而取得操作数存入寄存器R0中，然后，中，然后，R1的内容自的内容自增增4个字节。个字节。在第四条指令中，将寄存器在第四条指令中，将寄存器R1的内容加上寄存器的内容加上寄存器R2的内的内容形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器容形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0中。中。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院5、多寄存器寻址、多寄存器寻址 多多寄寄存存器器寻寻址址一一次次可可传传送送几几个个寄寄存存器器值值，允允许许一一条条指指令令传传送送1616个寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器寻址指令举例如下：个寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器寻址指令举例如下：LDMIAR1!,R2-R4,R6 ;将将R1指指向向的的单单元元中中的的数数据据读读出出到到R2R7、R12中中(R1自动加自动加4)STMIAR0!,R2-R7,R12 ;将将寄寄存存器器R2R7、R12的的值值保保存存到到R0指指向向的存储的存储;单元中单元中(R0自动加自动加4)0 x40000000R1R20 x?0 x010 x400000000 x?R3R40 x?R60 x?0 x020 x030 x040 x400000040 x400000080 x4000000C存储器LDR R1!,R2-R4,R6 0 x010 x020 x030 x040 x40000000嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院6、相对寻址、相对寻址与基址变址寻址方式相类似，相对寻址以程序计数器与基址变址寻址方式相类似，相对寻址以程序计数器PCPC的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移量，将的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移量，将两者相加之后得到操作数的有效地址。以下程序段完成子两者相加之后得到操作数的有效地址。以下程序段完成子程序的调用和返回，跳转指令程序的调用和返回，跳转指令BLBL采用了相对寻址方式：采用了相对寻址方式：BLBLNEXTNEXT；跳转到子程序；跳转到子程序NEXTNEXT处执行处执行NEXTNEXTMOVMOVPCPC，LRLR；从子程序返回；从子程序返回 嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院7、堆栈寻址、堆栈寻址堆栈是一种数据结构，按先进后出（堆栈是一种数据结构，按先进后出（FirstInLastOut，FILO）的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专）的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。存储器堆栈可分为两种：存储器堆栈可分为两种：（1）向上生长：向高地址方向生长，称为）向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈递增堆栈（2）向下生长：向低地址方向生长，称为）向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈递减堆栈堆栈指向最后压入的堆栈的有效数据项，成为堆栈指向最后压入的堆栈的有效数据项，成为满堆栈满堆栈堆栈指向下一个要放入的空位置，称为堆栈指向下一个要放入的空位置，称为空堆栈空堆栈嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院栈底栈顶栈区SP堆栈存储区栈顶栈底栈区SP向下增长向上增长0 x123456780 x12345678堆栈压栈堆栈压栈嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院栈顶SP栈顶SP栈底空堆栈栈底满堆栈 堆堆栈栈指指针针指指向向最最后后压压入入的的堆堆栈栈的的有有效效数数据据项项，称称为为满满堆堆栈栈；堆堆栈栈指指针针指指向向下下一一个个待待压压入数据的空位置，称为入数据的空位置，称为空堆栈空堆栈。0 x123456780 x12345678栈顶SP0 x12345678栈顶SP压栈压栈嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（1）满递增：满递增：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。如针指向内含有效数据项的最高地址。如LDMFA、STMFA等等（2）空递增：堆栈通过增大存储器地址向上增长，堆栈指针）空递增：堆栈通过增大存储器地址向上增长，堆栈指针指向堆栈的第一个空位置。指针如指向堆栈的第一个空位置。指针如LDMEA、STMEA等。等。（3）满递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指）满递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向含有数据项的最低地址，指令如针指向含有数据项的最低地址，指令如LDMFD，STMFD等。等。（4）空递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指）空递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向堆栈的下的第一个空位置，指令如针指向堆栈的下的第一个空位置，指令如LDMED、TMED等。等。STMFDSP！，！，R1-R7，LR；将；将R1-R7，LR入栈，满递减堆栈入栈，满递减堆栈LDMFDSP！，！，R1-R7，LR；数据出栈，放入；数据出栈，放入R1-R7，LR寄存器寄存器。第一个字母：第一个字母：F表示：满，表示：满，E表示：空。表示：空。第二个字母：第二个字母：A表示：增，表示：增，D表示：减表示：减四种方式：四种方式：嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院8、块拷贝寻址、块拷贝寻址多寄存器传送指令用于一块数据从存储器的某一位置拷贝到多寄存器传送指令用于一块数据从存储器的某一位置拷贝到另一位置。例：另一位置。例：STMIAR0！，！，R1-R7；将；将R1-R7的数据保存在存储的数据保存在存储器中，存储器指针在保存第一个值后增加，增长方向为向上器中，存储器指针在保存第一个值后增加，增长方向为向上增长。增长。STMIBR0！，！，R1-R7；将；将R1-R7的数据保存在存储的数据保存在存储器中，存储器指针在保存第一个值前增加，增长方向为向上器中，存储器指针在保存第一个值前增加，增长方向为向上增长。增长。STMDAR0！，！，R1-R7；将；将R1-R7的数据保存在存储的数据保存在存储器中，存储器指针在保存第一个值后增加，增长方向为向下器中，存储器指针在保存第一个值后增加，增长方向为向下增长。增长。STMDBR0！，！，R1-R7；将；将R1-R7的数据保存在存储的数据保存在存储器中，存储器指器中，存储器指针在保存第一个值前增加，增长方向为向下针在保存第一个值前增加，增长方向为向下增长。增长。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院MOVR0,R2,LSL#3;R2的值左移的值左移3位，结果存入位，结果存入R0中中ANDSR1,R1,R2,LSLR3;R2的值左移的值左移R3位，然后和位，然后和R1相与操作，结果存入相与操作，结果存入R19、寄存器移位寻址、寄存器移位寻址寄存器移位寻址：寄存器移位寻址：ARM指令集中特有的寻址方式，当指令集中特有的寻址方式，当第第2个操作数是寄存器移位方式寻址时，第个操作数是寄存器移位方式寻址时，第2个寄存器操作个寄存器操作数在与第数在与第1个操作数结合之前，首先进行移位操作。个操作数结合之前，首先进行移位操作。0 x55R0R20 x01MOV R0,R2,LSL#30 x080 x08逻辑左移3位嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院助记符助记符说明说明移位操移位操作作结果结果Y Y值值LSLLSL逻辑左移逻辑左移xLSLyxLSLyxyxy(unsigned)xy#1-32orRs#1-32orRsASRASR算术右移算术右移xASRyxASRy(signed)xY(signed)xY#1-32orRs#1-32orRsRORROR算术左移算术左移xRORyxRORy(unsigned)xy|(x(unsigned)xy|(x32-y)32-y)#1-32orRs#1-32orRsRRXRRX扩展的循环右扩展的循环右移移xRRXyxRRXy(c(cflag31)|(unsigneflag1)d)x1)nonenone嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院四、四、四、四、ARM指令集指令集1、简单的、简单的ARM程序程序;文件名：TEST1.S;功能：实现两个寄存器相加;说明：使用ARMulate软件仿真调试 AREAExample1,CODE,READONLY ;声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口 CODE32 ;声明32位ARM指令START MOVR0,#0 ;设置参数 MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序ADD_SUB BLOOP ;跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1 ;R0=R0+R1 MOVPC,LR ;子程序返回 END ;文件结束 使用“；”进行注释标号顶格写实际代码段声明文件结束嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院2 2、ARM微处理器指令的编码微处理器指令的编码3128272524212019161512110condopcodeSRnRdop2000000101001000100000决定指令执行的条件域；决定指令执行的条件域；操作码，如操作码，如ADD表示算术加操作指令；表示算术加操作指令；S决定指令执行是否影响决定指令执行是否影响CPSR寄存器的值；寄存器的值；第一个操作数，为寄存器；第一个操作数，为寄存器；目的寄存器；目的寄存器；第二个操作数。第二个操作数。ARM指令的助记符格式为：指令的助记符格式为：S,嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院3、ARM微处理器指令的条件域微处理器指令的条件域当处理器工作在当处理器工作在ARM状态时，几乎所有的指令均根据状态时，几乎所有的指令均根据CPSR中条件码的状态和指令的条件域有条件的执行。当指中条件码的状态和指令的条件域有条件的执行。当指令的执行条件满足时，指令被执行，否则指令被忽略。令的执行条件满足时，指令被执行，否则指令被忽略。每一条每一条ARM指令包含指令包含4位的条件码，位于指令的最位的条件码，位于指令的最高高4位位31:28。条件码共有。条件码共有16种，每种条件码可用两个种，每种条件码可用两个字符表示，这两个字符可以添加在指令助记符的后面和字符表示，这两个字符可以添加在指令助记符的后面和指令同时使用。指令同时使用。例如例如:跳转指令跳转指令B可以加上后缀可以加上后缀EQ变为变为BEQ表示表示“相等相等则跳转则跳转”，即当，即当CPSR中的中的Z标志置位时发生跳转。标志置位时发生跳转。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院条件码条件码后缀后缀标志标志含义含义00000000EQEQZ Z置位置位相等相等00010001NENEZ Z清零清零不相等不相等00100010CSCSC C置位置位无符号数大于或等无符号数大于或等00110011CCCCC C清零清零无符号数小于无符号数小于01000100MIMIN N置位置位负数负数01010101PLPLN N清零清零正数或零正数或零01100110VSVSV V置位置位溢出溢出01110111VCVCV V清零清零溢出溢出10011001LSLSC C清零清零Z Z置位置位无符号数小于或等于无符号数小于或等于10101010GEGEN N等于等于V V带符号数大于或等于带符号数大于或等于10111011LTLTN N不等于不等于V V带符号数小于带符号数小于11001100GTGTZ Z清零且（清零且（N N等于等于V V）带符号数大于带符号数大于11011101LELEZ Z置位或（置位或（N N不等于不等于V V）带符号数小于或等于带符号数小于或等于11101110ALAL忽略无条件执行忽略无条件执行嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院4、ARM指令的分类指令的分类（1）数据处理指令；）数据处理指令；（2）跳转指令；）跳转指令；（3）Load/Store指令；指令；（4）程序状态寄存器指令；）程序状态寄存器指令；（5）协处理器指令；）协处理器指令；（6）软件中断指令）软件中断指令5、数据处理指令、数据处理指令（1）数据传送类）数据传送类MOV数据传送指令数据传送指令:MOVS,;MVN数据取反传送指令数据取反传送指令:MVNS,;嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院MOV指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器或将一个立即数加载到目的寄存器。其中存器或将一个立即数加载到目的寄存器。其中S选项选项决定指令的操作是否影响决定指令的操作是否影响CPSR中条件标志位的值，中条件标志位的值，当没有当没有S时指令不更新时指令不更新CPSR中条件标志位的值。中条件标志位的值。MVN指令则把一个被取反的值传送到目的寄存器中指令则把一个被取反的值传送到目的寄存器中。【指令示例指令示例】MOVR1，R0将寄存器将寄存器R0的值传送到寄存器的值传送到寄存器R1MOVPC，R14将寄存器将寄存器R14的值传送到的值传送到PC，常用于子程序返回，常用于子程序返回MOVR1，R0，LSL3将寄存器将寄存器R0的值左移的值左移3位后传送到位后传送到R1MVNR0，0将立即数将立即数0取反传送到寄存器取反传送到寄存器R0中，完成后中，完成后R0=-1嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（2）加法类）加法类ADD加法指令加法指令:ADDS,;ADC带进位加法指令带进位加法指令:ADCS,;【指令示例指令示例】ADDR0，R1，R2；R0=R1+R2ADDR0，R1，#256；R0=R1+256ADDR0，R2，R3，LSL#1；R0=R2+(R31)以下指令序列完成两个以下指令序列完成两个128位数的加法，第一个数由高到低存位数的加法，第一个数由高到低存放在寄存器放在寄存器R7R4，第二个数由高到低存放在寄存器，第二个数由高到低存放在寄存器R11R8，运算结果由高到低存放在寄存器，运算结果由高到低存放在寄存器R3R0：ADDSR0，R4，R8；加低端的字加低端的字ADCSR1，R5，R9；加第二个字，带进位加第二个字，带进位ADCSR2，R6，R10；加第三个字，带进位加第三个字，带进位ADCR3，R7，R11；加第四个字，带进位加第四个字，带进位嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（3）减法类）减法类SUB减法指令减法指令:SUBS,;RSB反向减法指令反向减法指令:RSBS,;SBC带借位减法指令带借位减法指令:SBCS,;RSC带借位的反向减法指令带借位的反向减法指令:RSCS,;【指令示例指令示例】SUBR0，R1，R2；R0=R1-R2SUBR0，R1，#256；R0=R1-256SUBR0，R2，R3，LSL#1；R0=R2-(R31)SUBSR0，R1，R2；R0=R1-R2-！C，并根，并根据结果设置据结果设置CPSR的进位标志位的进位标志位RSCR0，R1，R2；R0=R2R1-！C嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（4）乘法类指令）乘法类指令MUL32位乘法指令：位乘法指令：MULS,;MLA32位乘加指令：位乘加指令：MLAS,;SMULL64位有符号数乘法指令位有符号数乘法指令:SMULLS,;SMLAL64位有符号数乘加指令位有符号数乘加指令:SMLALS,;UMULL64位无符号数乘法指令位无符号数乘法指令:UMULLS,;UMLAL64位无符号数乘加指令位无符号数乘加指令:UMLALS,;嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院【指令示例指令示例】MULR0，R1，R2；R0=R1R2MULSR0，R1，R2；R0=R1R2，同时设置，同时设置CPSR中的相关条中的相关条件标志位件标志位MLAR0，R1，R2，R3；R0=R1R2+R3MLASR0，R1，R2，R3；R0=R1R2+R3，同时设置，同时设置CPSR中的相关条件标志位中的相关条件标志位SMULLR0，R1，R2，R3；R0=（R2R3）的低）的低32位位；R1=（R2R3）的高）的高32位位SMLALR0，R1，R2，R3；R0=（R2R3）的低）的低32位位R0；R1=（R2R3）的高）的高32位位R1UMULLR0，R1，R2，R3；R0=（R2R3）的低）的低32位位；R1=（R2R3）的高）的高32位位UMLALR0，R1，R2，R3；R0=（R2R3）的低）的低32位位R0；R1=（R2R3）的高）的高32位位R1嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（5）位操作类）位操作类BIC位清除指令位清除指令:BICS,;BIC指令用于清除操作数指令用于清除操作数1的某些位，并把结果放置到的某些位，并把结果放置到目的寄存器中。操作数目的寄存器中。操作数1应是一个寄存器，操作数应是一个寄存器，操作数2可以是一可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。操作数个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。操作数2为为32位的掩码，如果在掩码中设置了某一位，则清除这一位。未位的掩码，如果在掩码中设置了某一位，则清除这一位。未设置的掩码位保持不变。设置的掩码位保持不变。【指令示例指令示例】BICR0，R0，1011；该指令清除该指令清除R0中的位中的位0、1、和、和3，其余的位保持不变。，其余的位保持不变。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（6）逻辑运算类）逻辑运算类AND逻辑与指令逻辑与指令:ANDS,;ORR逻辑或指令逻辑或指令:ORRS,;EOR逻辑异或指令逻辑异或指令:EORS,;CMP比较指令比较指令:CMP,;CMN反值比较指令反值比较指令:CMN,;嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院【指令示例指令示例】ANDR0，R0，3；该指令保持；该指令保持R0R0的的0 0、1 1位，其余位清零位，其余位清零ORRR0，R0，3；该指令设置；该指令设置R0的的0、1位，其余位不变位，其余位不变EORR0，R0，3；该指令反转；该指令反转R0的的0、1位，其余位不变位，其余位不变CMPR1，R0；将寄存器；将寄存器R1的值与寄存器的值与寄存器R0的值相的值相减，并根据结果设置减，并根据结果设置CPSR的标志位的标志位CMPR1，100；将寄存器；将寄存器R1的值与立即数的值与立即数100相减，相减，并根据结果设置并根据结果设置CPSR的标志位的标志位CMNR1，R0；将寄存器；将寄存器R1的值与寄存器的值与寄存器R0的值相加，的值相加，并根据结果设置并根据结果设置CPSR的标志位的标志位CMNR1，100；将寄存器；将寄存器R1的值与立即数的值与立即数100相加，相加，并根据结果设置并根据结果设置CPSR的标志位的标志位嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（7）测试类）测试类TST位测试指令位测试指令:TST,;TEQ相等测试指令相等测试指令:TEQ,;【指令示例指令示例】TSTR1，1；用于测试在寄存器；用于测试在寄存器R1中是否设置了最中是否设置了最低位（表示二进制数）低位（表示二进制数）TSTR1，0 xffe；将寄存器；将寄存器R1的值与立即数的值与立即数0 xffe按位按位与，并根据结果设置与，并根据结果设置CPSR的标志位的标志位TEQR1，R2；将寄存器；将寄存器R1的值与寄存器的值与寄存器R2的值按位的值按位异或，并根据结果设置异或，并根据结果设置CPSR的标志位的标志位嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（8）移位类操作）移位类操作LSL（或（或ASL）操作）操作通用寄存器，通用寄存器，LSL（或（或ASL）操作数操作数LSR操作操作通用寄存器，通用寄存器，LSR操作数操作数LSL（或（或ASL）完成对通用寄存器中的内容进行逻辑（或算术）完成对通用寄存器中的内容进行逻辑（或算术）左移操作，按操作数所指定的数量向左移位，低位用零来填充。左移操作，按操作数所指定的数量向左移位，低位用零来填充。LSR完成对通用寄存器中的内容进行右移的操作，按操作数所完成对通用寄存器中的内容进行右移的操作，按操作数所指定的数量向右移位，左端用零来填充。指定的数量向右移位，左端用零来填充。其中，操作数可以是通用寄存器，也可以是立即数（其中，操作数可以是通用寄存器，也可以是立即数（031）。）。【操作示例操作示例】MOVR0,R1,LSL#2；将；将R1中的内容左移两位后传送到中的内容左移两位后传送到R0中。中。MOVR0,R1,LSR#2；将；将R1中的内容右移两位后传送到中的内容右移两位后传送到R0中，左端零来填充。中，左端零来填充。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院ASR操作操作通用寄存器，通用寄存器，ASR操作数操作数ASR完成对通用寄存器中的内容进行右移的操作，按操作数所完成对通用寄存器中的内容进行右移的操作，按操作数所指定的数量向右移位，左端用第指定的数量向右移位，左端用第31位的值来填充。位的值来填充。ROR操作操作通用寄存器，通用寄存器，ROR操作数操作数ROR完成对通用寄存器中的内容进行循环右移的操作，按操作完成对通用寄存器中的内容进行循环右移的操作，按操作数所指定的数量向右循环移位，左端用右端移出的位来填充。数所指定的数量向右循环移位，左端用右端移出的位来填充。RRX操作操作通用寄存器，通用寄存器，RRX操作数操作数RRX可完成对通用寄存器中的内容进行带扩展的循环右移的操可完成对通用寄存器中的内容进行带扩展的循环右移的操作，按操作数所指定的数量向右循环移位，左端用进位标志位作，按操作数所指定的数量向右循环移位，左端用进位标志位C来填充。来填充。【操作示例操作示例】MOVR0,R1,RRX#2；将；将R1中的内容进行带扩展的循环右移两位后中的内容进行带扩展的循环右移两位后传送到传送到R0中。中。MOVR0,R1,ASR#2；将；将R1中的内容右移两位后传送到中的内容右移两位后传送到R0中，左中，左端用第端用第31位的值来填充位的值来填充。MOVR0,R1,RRX#2；将；将R1中的内容进行带扩展的循环右移两位后中的内容进行带扩展的循环右移两位后传送到传送到R0中。中。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院6、跳转指令、跳转指令跳转指令用于实现程序的跳转和程序状态的切换。在跳转指令用于实现程序的跳转和程序状态的切换。在ARM程序设计中，有两种方式可实现程序的跳转：一种是程序设计中，有两种方式可实现程序的跳转：一种是跳转指令（跳转指令（相对相对），另一种是直接向程序寄存器），另一种是直接向程序寄存器PC（R15）中写入目标地址值（中写入目标地址值（绝对绝对）。）。通过向程序计数器通过向程序计数器PC写入跳转地址值，可以实现在写入跳转地址值，可以实现在4GB的地址空间中的任意跳转，而使用跳转指令，其跳转的地址空间中的任意跳转，而使用跳转指令，其跳转空间受到限制。空间受到限制。（1）B跳转指令跳转指令:B;功能：功能：B是最简单的跳转指令。遇到一个是最简单的跳转指令。遇到一个B指令，指令，ARM处处理器将立即跳转到给定的地址理器将立即跳转到给定的地址addr，从那里继续执行。从那里继续执行。addr的值是相对当前的值是相对当前PC(即寄存器即寄存器R15)的值的一个偏移量。的值的一个偏移量。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（2）BL带返回的跳转指令带返回的跳转指令:BL;功能：同功能：同B指令，但指令，但BL指令执行跳转操作的同时，还将指令执行跳转操作的同时，还将PC（寄存器寄存器R15）的值保存到的值保存到LR寄存器（寄存器寄存器（寄存器R14）中。该指令用于实现子程序调中。该指令用于实现子程序调用用。（3）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:BLX;或或BLX;功能：处理器跳转到目标地址处，从那继续执行，并将功能：处理器跳转到目标地址处，从那继续执行，并将PC（寄存器寄存器R15）的值保存到的值保存到LR寄存器（寄存器寄存器（寄存器R14）中。目标地址存放在寄存器中。目标地址存放在寄存器Rn中或为给定的地址中或为给定的地址addr；如果目标地址处为如果目标地址处为Thumb指令，则程序状态指令，则程序状态从从ARM状态切换为状态切换为Thumb状态。该指令用于子程序调用和程序状态的切状态。该指令用于子程序调用和程序状态的切换换。（4）BX带状态切换的跳转指令带状态切换的跳转指令:BX;功能：处理器跳转到目标地址处，从那继续执行；目标地址为寄存器功能：处理器跳转到目标地址处，从那继续执行；目标地址为寄存器Rn的值和的值和0 xFFFFFFFE做与操作的结果。目标地址处的指令可以是做与操作的结果。目标地址处的指令可以是ARM指令，也可以是指令，也可以是Thumb指令。指令。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院7、Load/Store指令；指令；Load/Store指令用于寄存器和内存间数据的传送，指令用于寄存器和内存间数据的传送，Load用于把内存中的数据装载到寄存器中，而用于把内存中的数据装载到寄存器中，而Store则用则用于把寄存器中的数据存入内存。于把寄存器中的数据存入内存。Load/Store指令分为三类：指令分为三类：单一数据传送指令（单一数据传送指令（LDR和和STR等）；等）；多数据传送指令（多数据传送指令（LDM和和STM）；）；数据交换指令（数据交换指令（SWP和和SWPB）。）。（1）单一数据传送指令）单一数据传送指令LDR字数据加载指令字数据加载指令:LDR,；LDRB字节数据加载指令字节数据加载指令:LDRB,；LDRBT用户模式的字节数据加载指令用户模式的字节数据加载指令:LDRBT,嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院LDRH半字数据加载指令半字数据加载指令:LDRH,；LDRSB有符号的字节数据加载指令有符号的字节数据加载指令:LDRSB,；LDRSH有符号的半字数据加载指令有符号的半字数据加载指令:LDRSH,；LDRT用户模式的字数据加载指令用户模式的字数据加载指令:LDRT,；STR字数据存储指令字数据存储指令:STR,；STRB字节数据存储指令字节数据存储指令:STRB,；STRBT用户模式的字节数据存储指令用户模式的字节数据存储指令:STRBT,；STRH半字数据存储指令半字数据存储指令:STRH,；STRT用户模式的字数据存储指令用户模式的字数据存储指令:STRT,；嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院LDR类指令用于从存储器中将数据传送到目的寄存器中，然后对数据类指令用于从存储器中将数据传送到目的寄存器中，然后对数据进行处理。当程序计数器进行处理。当程序计数器PC作为目的寄存器时，指令从存储器中读取的字作为目的寄存器时，指令从存储器中读取的字数据被当作目的地址，从而可以实现程序流程的跳转。该指令在程序设计数据被当作目的地址，从而可以实现程序流程的跳转。该指令在程序设计中比较常用，且寻址方式灵活多样。请读者认真掌握。中比较常用，且寻址方式灵活多样。请读者认真掌握。【指令示例指令示例】LDRR0，R1；将存储器地址为；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器的字数据读入寄存器R0。LDRR0，R1，R2；将存储器地址为；将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器的字数据读入寄存器R0。LDRR0，R1，8；将存储器地址为；将存储器地址为R1+8的字数据读入寄存器的字数据读入寄存器R0。LDRR0，R1，R2！；将存储器地址为！；将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器的字数据读入寄存器R0，并将新地址，并将新地址R1R2写入写入R1。LDRR0，R1，8！；将存储器地址为！；将存储器地址为R1+8的字数据读入寄存器的字数据读入寄存器R0，并将新地址，并将新地址R18写入写入R1。LDRR0，R1，R2；将存储器地址为；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器的字数据读入寄存器R0，并将，并将新地址新地址R1R2写入写入R1。LDRR0，R1，R2，LSL2；将存储器地址为；将存储器地址为R1R24的字数据读的字数据读入寄存器入寄存器R0，并将新地址，并将新地址R1R24写入写入R1。LDRR0，R1，R2，LSL2；将存储器地址为；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器的字数据读入寄存器R0，并将新地址，并将新地址R1R24写入写入R1。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院STR类指令用于从源寄存器数据传送到存储器中。该指令在程类指令用于从源寄存器数据传送到存储器中。该指令在程序设计中也比较常用，且寻址方式灵活多样，请读者认真掌握。序设计中也比较常用，且寻址方式灵活多样，请读者认真掌握。【指令示例指令示例】STRR0，R1，8；将；将R0中的字数据写入以中的字数据写入以R1为地址的存储器中，并将新地址为地址的存储器中，并将新地址R18写入写入R1。STRR0，R1，8；将；将R0中的字数据写入以中的字数据写入以R18为地址的存储器中。为地址的存储器中。STRBR0，R1；将寄存器；将寄存器R0中的字节数据写中的字节数据写入以入以R1为地址的存储器中。为地址的存储器中。STRBR0，R1，8；将寄存器；将寄存器R0中的字节数据中的字节数据写入以写入以R18为地址的存储器中。为地址的存储器中。STRHR0，R1；将寄存器；将寄存器R0中的半字数据写中的半字数据写入以入以R1为地址的存储器中。为地址的存储器中。STRHR0，R1，8；将寄存器；将寄存器R0中的半字数据中的半字数据写入以写入以R18为地址的存储器中。为地址的存储器中。嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用嵌入式系统及其应用第五第五第五第五讲讲 ARM指令寻址方式与指令系统指令寻址方式与指令系统CHANGAN UNIVERSITYCHANGAN UNIVERSITY长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院长安大学电子与控制工程学院（2）多数据传送指令）多数据传送指令批量数据加载批量数据加载/存储指令存储指令ARM微处理器所支持批量数据微处理器所支持批量数据加载加载/存储指令可以一次在一片连续的存储器单元和多个寄存存储指令可以一次在一片连续的存储器单元和多个寄存器之间传送数据，批量加载指令用于将一片连续的存储器中的器之间传送数据，批量加载指令用于将一片连续的存储器中的数据传送到多个寄存器，批量数据存储指令则完成相反的操作。数据传送到多个寄存器，批量数据存储指令则完成相反的操作。LDM批量数据加载指令批量数据加载指令:LDM!，regs；STM批量数据存储指令批量数据存储指令:STM!，regs；类型类型 为以下几种情况：为以下几种情况：IA IA 每次传送后地址加每次传送后地址加1 1；IB IB