[问答]

常见的ARM汇编指令有哪几种呢

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 ARM寄存器有哪些呢？ ARM7寄存器的工作模式有哪几种呢？常见的ARM汇编指令有哪几种呢？ 0
2021-11-30 07:25:26　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答江左盟该类别下有 32 个回答。邀请回答爱与友人该类别下有 32 个回答。邀请回答举报李丽华相关推荐 • 你知道ARM常用的汇编指令有哪几种吗 1635 • IAR下的汇编指令SFB和SFE有什么作用呢 2204 • ARM有哪几种工作模式呢 852 • STM8/32烧录调试工具常见的有哪几种呢 1195 • ARM指令和Thumb指令有哪些区别 1165 • RISC-V汇编指令编码格式是怎样的 1677 • 常见的数据定义伪指令有哪几种 928 • 怎样去使用汇编数据处理指令呢 1001 • C语言常见符号分类有哪几种？ 1381 • ARM的编程模式有哪几种呢 1810 1个回答

ARM 编程模型

  编程模型是所有用户可见的寄存器的集合。
  ARM寄存器简介

  在ARM用户模式下，用户可见寄存器共有17个，包括r0-r15和程序状态寄存器CPSR。ARM寄存器字长和数据总线宽度一致，都是是32位的。

r0-r12：通用寄存器，保存变量
r13：栈顶指针寄存器
r14：连接寄存器。函数调用时，先将下一条指令的地址存入r14，再将r15置成目标函数的地址。函数返回时，将r14的值赋给r15。如果遇到函数嵌套，每次嵌套调用都要将r14压栈，再将r15赋给r14。
r15：程序计数器（PC），指向下一条待取指令的地址。假设当前执行的指令在地址a处，因为ARM是三级流水线，所以PC指针实际指向的地址是（a+8）。ARM要求所有的指令（不考虑Thumb指令集）是32位宽的，并且起始地址32位对齐，即指令地址低两位是0。下图为ARM的三级流水线结构。
CPSR：当前程序状态寄存器，包括NZCV四个状态位和三个控制选项。

[tr]标志位功能[/tr]

N	负数标志位。运算结果ans为负，N=1；否则 N=0
Z	零标志位。ans=0，则Z=1；ans=1，Z=0
C	进位标志位。加法运算，最高位有进位，则C=1，否则C=0；减法运算，最高位有借位，则C=0，否则C=1；移位运算，C保存移出的位。
V	溢出标志位，结果溢出为1，否则为0
IF	中断屏蔽标志位，分成 I 和 F 两位。分别负责 IRQ 和 FIQ 的屏蔽，被置1时屏蔽对应的中断
T	T=1时使用Thumb指令集，T=0时使用ARM指令集
MODE	选择当前处理器工作模式

关于ARM7的工作模式

好多关于ARM7的博文中都提到 ARM7 有 7 种工作模式。但是我找到的ARM7的中文数据手册上只有六种，缺了系统模式（SYS）。

USR：用户模式，程序正常运行时的模式
SYS：系统模式
IRQ：普通中断模式
FIQ：快速中断模式，有更高的优先级和响应速度。可以打断 IRQ 普通中断，并且在进入 FIQ 中断处理程序后会关闭 IRQ。
SVC：管理模式，即使用 SWI 指令进入的管态
ABT：中止模式，非法访问内存时进入的模式
UND：无定义模式，指访问的指令缺少类似协处理器的硬件支持，可以在该模式下进行协处理器的软件仿真

  上述 7 种模式中，USR 以外的统称特权模式；USR 和 SYS 以外的统称异常模式。









  汇编指令

  ARM 指令集可以划分为若干子类，每类指令具有相同的编码方式，下面介绍三类常见指令。
  数据处理指令

  数据处理指令的编码格式如下图：





该指令编码的注解如下：

条件代码：ARM 的所有数据处理指令都支持条件执行。比如 ADDNE，表示在 CPSR 中的 Z 标志位等于 0 时执行该加法指令。这里的 “NE” 将被编码成 4 位的条件代码。
I：指示第二操作数是立即数（1）还是寄存器（0）
操作码：数据处理指令共 16 个，使用 4 位二进制编码
S：指示当前操作是否修改CPSR，S=1 则修改。
RN：第一操作数
RD：目的寄存器
操作数：第二操作数

  指令介绍

  下图是 ARM7 中文数据手册中关于数据处理指令的描述。其中SBC和RSC写错了，改为：
  SBC - Rd := Op1 - Op2 -1 + C
RSC - Rd := Op2 - Op1 -1 + C





ps1：TEQ 命令描述中的 EOR 是异或运算。
ps2：BIC 命令的作用是按位清 0，找到 Op2 中的 1 所在的位，把Op1中相应的位清 0。（Bit Clear）
  补充知识点 ① ARM寻址方式

  这部分内容参考了博主 dongdong0071 的文章，想要详细了解可以移步 ARM的寻址方式

ARM 指令集都是32位宽的，同时地址总线也是32位，所以在汇编指令里无法直接指定内存的绝对地址（进不去，怎么想都塞不进去吧，何况好多指令都是三操作数），想要访问内存就必须借助一些技巧。
但是寄存器只有16个，只需4位就可以寻址，所以寄存器寻址还是可以的。
这一点和MU0处理器有所不同，MU0是单操作数指令，加上地址空间很小，所以所有内存单元都是直接指定内存的绝对地址。

  ARM 的寻址方式共有八种。

立即数寻址：符合某种特定条件的立即数可以直接作为操作数，仅限第二操作数。例如，MOV R0，#&38； MOV R0，#0x6400；ps：所有立即数前面要有#；0x 和 & 都代表 16 进制。
寄存器直接寻址：ADD R0，R1，R2
寄存器间接寻址：ARM 处理器是 Load-Store 结构，所有数据运算的操作数都是寄存器。要想操作内存，必须先把内存数据加载到寄存器。所以这种寻址方式只会出现在 LDR,STR 等数据传送指令中。例如，LDR R0，[R1]
寄存器偏移寻址：个人认为这不算一种寻址方式，它只是在寄存器直接寻址的基础上对取出的操作数增加了移位操作。例如，MOV R0，R2，LSL #3; R2的值左移3位，结果赋给R0。
寄存器基址变址寻址：分为三类：
① 前变址：LDR r0, [r1, #4] ; r0 = mem[r0 + 4]
② 前变址，自动变址：STR r0, [r1, #4]! ; r1 = r1 + 4, r0 = mem[r1]
③ 后变址，自动变址：LDR r0, [r1], #4 ; r0 = mem[r1], r1 = r1 + 4
相对寻址：在B、BL等控制流指令中用到。常见格式：BL init 。详见控制流指令章节。
堆栈寻址
多寄存器寻址

  在以上寻址方式中，寄存器间接寻址、基址变址寻址、堆栈寻址（堆栈也是内存）、多寄存器寻址、块拷贝寻址都涉及内存操作，只能用于数据传送指令（存疑，操作数在内存上的命令只能是Load-Store命令吗？欢迎评论区指出）。详见【数据传送指令】章节。
  补充知识点 ② 关于第二操作数

ARM 的数据处理指令是三操作数指令。（按照ARM7手册的分类，MUL/MLA不属于数据处理指令，它是根据编码格式分类的）分别是目的操作数、第一操作数、第二操作数。其中目的操作数和第一操作数使用 4 位二进制编址，因此只能使用只有16种地址选择的寄存器直接寻址。第二操作数的变址空间有12位，因此它的使用更加灵活。在数据处理指令中，还可以使用寄存器偏移寻址和立即数寻址。

  寄存器偏移寻址

  如前所述，寄存器偏移寻址是对第二操作数的移位。所以第二操作数的 12 位要指明三件事：
① 操作数所在的寄存器（4位）
② 移位方式（四种：逻辑左或右，算术右或循环右、2位）
③ 移位次数（0-31、5位）
共需要11位，所以可以在单个指令编码中塞下。具体实现见下图。





ARM7手册种还给出了另一种编码方式，感兴趣的朋友可以参阅 ARM7数据手册
  立即数寻址

  这部分内容强烈推荐在到处之间找我的博文：ARM 立即寻址之立即数的形成 —— 如何判断有效立即数
  ARM的数据总线有 32 位，但是留给第二操作数的空间只有 12 位。所以立即数的范围必须有所限制。在这 12 位中，0 ~ 7位是数值部分；8~11 位乘以 2 是 0～7 位要进行右移位操作的次数。因此，立即数的表示范围是：（0 - 255）* 22N 。
  一个判断立即数是否合法的简便方法：将它写成二进制，观察是否能通过右移偶数次，使得所有的 “1” 都位于低八位上。
  数据传送指令

  数据传送指令用于在寄存器和内存中传输数据。ARM 处理器的Load-Store结构要求参与运算的操作数如果保存在内存中，那么应该在运算前从内存中取出，或者在运算后将结果保存在内存里。
  单寄存器传送

  LDR r0, [r1] ; 将r1 指向的内存单元的内容加载到 r0 寄存器。
STR r0, [r2] ; 将 r0 寄存器的值存入 r2 指向的内存单元。

前面提到的数据处理指令要求第一个操作数是目的操作数，但在数据传送指令中不是这样。数据传送指令中，使用寄存器间接寻址来访问内存的永远是第二个操作数，与它是否是源操作数无关。

  单寄存器传送的第二操作数不仅支持寄存器间接寻址，它的编码方式使它还支持基地址变址的寻址方式。下图是 LDR / STR 指令的机器码编码方式。

COND：条件执行
I：等于 0 表示偏移量是立即数，否则偏移量保存在寄存器里
P：0 - 后变址；1 - 前变址
U：0 - 减偏移；1 - 加偏移
B：0 - 字传送；1 - 字节传送
W：0 - 不自动变址；1 - 自动变址
L：0 - STR；1 - LDR
RN：基址寄存器，即第二操作数
RD：第一操作数的寄存器编码
OFFSET：偏移量，无符号 12 位

  LDR/STR 指令不仅可以传送字，还可以传送半字（STRH/LDRH），传送字节（STRB/LDRB）。
  多寄存器传送

  批量数据传送时，寻址方式可分为多寄存器寻址和堆栈寻址两种类型。每种寻址方式都对应了一些特定的多寄存器传送命令。不同于单寄存器传送和寄存器交换，这两种寻址方式不需要在作为指针的寄存器两侧加中括号。

多寄存器寻址：STM / LDM + I/D + A/B

I : 地址递增；D：地址递减；A：后变址；B：前变址
例如，LDMIA R0, {R1-R4, R7}
R1←[R0]，R2←[R0+4]，R3←[R0+8]，R4←[R0+12], R7←[R0+16]
在这里，R0 在指令执行前后没有改变。如果将原指令改为 LDMIA R0! , {R1-R4, R7}，那么在指令执行的过程中，R0 会改变。在本例中会增加 20。

堆栈寻址：STM / LDM + E/F + A/D

E：栈顶指针指向的内存单元没有有效数据；
F：栈顶指针指向的内存单元存在有效数据；
A：堆栈向高地址端生长；
D：堆栈向低地址端生长；
STM 和 LDM 分别可以作为入栈和出栈操作。至于操作时地址是增加还是减少，以及是前变址还是后变址，则完全由后两个字母决定。
例如，LDMFD sp!, {R1-R4, R7}，表示将堆栈内容弹出到那五个寄存器中，同时堆栈指针随之改变。先出栈（后变址）、堆栈指针增加。

  ARM 只提供入栈出栈的指令，至于编写程序时使用的堆栈是向上还是向下，是满栈还是空栈，取决于程序员自己的规定。
  寄存器交换

  SWP Rd, Rm, [Rn]
作用：将 Rm 的值存入 Rn 指向的内存，将 Rn 指向的内存中的原数据取出，并装载到 Rd 里。
使用场景：信号量的置位。

在多任务实时操作系统中，为了避免两个进程同时访问同一个内存块，通常会设置一个表示该内存是否正在被占用的信号量。当它为 0，内存块空闲；为 1，内存被占用，其他进程不得访问。当进程成功访问到内存块时，应该将相应的信号量置1。
但是，进程 “观察信号量是否为 1” 和 “ 将信号量置为1 ” 这两个操作是分开的。如果存在两个进程：第一个进程观测到信号量为 0，第二个进程紧接着观测，信号量也为 0。之后，这两个进程才会将信号量置为 1。但是这样一来，两个进程都会认为自己独占这个内存块，无法避免同时访问内存带来的错误。
寄存器交换指令可以解决这个问题。MOV r0, #1 和 SWP r0,r0,[r1] 语句可以实现 r0 寄存器和 r1 指向的内存交换数据。如果信号量为 1 ，则它保持不变，同时进程也会知道有其他进程在占用这个信号量；如果信号量为 0 ，则它被置为 1，表示该内存块被本进程独占了。SWP 在 ARM 汇编中是一个原子操作，不可以再被分割。所以可以避免之前提到的错误情况。

  控制流指令

  控制流指令包括 B 和 BL，调用格式：BL init ； B init

B：将操作数（标号，如例子中的 init）的地址赋给r15，从而跳转到另一段代码继续执行。
BL：转移链接指令，相比 B 指令，BL 指令还会在跳转前将下一条指令赋给 r14，以便目标地址的代码执行完成后返回。多用于函数调用。

上图是控制流指令的编码，编码注解如下：

COND：条件码，用于条件跳转，和数据传送指令相同
101：特征位，用来将该编码与其他命令的编码区分开
L：连接位。L=1，代表 BL 指令；L=0，代表 B 指令
偏移量：跳转到的地址，24位

  该编码给跳转到的地址留了 24 位，这是一个有符号的相对于当前 PC 指针的地址，最高位是符号位。因为 ARM 指令是 32 位的，4 字节对齐，地址低两位一定是 0。所以 ARM 规定将命令中的偏移量左移两位得到实际的偏移地址。于是控制流指令能跳转到的地址范围是从 PC 指针出发的 ±32M 字节。
  注意这里的相对地址，并不是相对于 B/BL 命令，而是相对于 PC 指针。因为 ARM 是 3 级流水线架构，如果采用延迟分支的方法解决控制阻滞问题，那么执行到跳转指令时，PC 指针应为当前执行的指令地址加 8。
  伪指令





伪指令并不是 ARM 指令集的一部分，而更像是编译器提供给汇编程序开发人员的语法糖。伪指令可以改变编译器的编译方式，也可以将许多麻烦的操作使用一条伪指令解决。编译器会将伪指令替换成优化的 ARM 汇编指令。一方面，伪指令独立于 ARM 指令集；另一方面，伪指令也和具体的编译环境紧密相关。编译环境大体分为两类——我们常用的 keil 属于 ARM 编译环境，在 linux 环境下常用的 gcc 编译器属于 GNU 编译环境。两种环境下的伪指令集合从功能上来讲大同小异，不过书写风格不同。keil 环境的伪指令通常全部大写，gcc 编译器的伪指令通常全部小写且前面有个小数点。不过指令的大小写并无严格限制，只是要求要么全都大写，要么全都小写。

ADR：将标号对应的地址加载到寄存器。例：ADR r0, table
LDR：眼熟不？LDR也有伪指令的用法。
例：LDR r0, =__main ; LDR r0, #&3F
LDR 伪指令约等于源操作数是立即数的 MOV，不过由于这是伪指令，没有 MOV 指令对立即数的限制。比如上面的第一个例子：它可以将 __main 标号对应的 32 位地址赋给 r0。由编译器负责将该伪指令替换成优化的代码。
EQU：定义一个标号，并指定标号对应的数值。类似于宏定义。例：Stack_Size EQU 0x00000400