ARM 汇编指令条件执行
在ARM模式下,任何一条数据处理指令可以选择是否根据操作的结果来更新CPSR寄存器中的ALU状态标志位。在数据处理指令中使用S后缀来实现该功能。
不要在CMP,CMN,TST或者TEQ指令中使用S后缀。这些比较指令总是会更新标志位。
在Thumb模式下,所有数据处理指令都更新CPSR中的标志位。有一个例外就是:当一个或更多个高寄存器被用在MOV和ADD指令时,此时MOV和ADD不能更新状态标志.
几乎所有的ARM指令都可以根据CPSR中的ALU状态标志位来条件执行。参见表2-1条件执行后缀表。
在ARM模式下,你可以:
根据数据操作的结果更新CPSR中的ALU状态标志;
执行其他几种操作,但不更新状态标志;
根据当前状态标志,决定是否执行接下来的指令。
在Thumb模式,大多数操作总是更新状态标志位,并且只能使用条件转移指令(B)来实现条件执行。该指令(B)的后缀和在ARM模式下是一样的。其他指令不能使用条件执行。
ALU状态标志
CPSR寄存器包含下面的ALU状态标志:
N Set when the result of the operation was Negative
Z Set when the result of the operation was Zero
C Set when the operation result in a Carry(发生进位,或借位)
V Set when the operation caused oVerflow(操作造成溢出)
Q ARM architecture v5E only sticky flag
2.5.2 执行条件
N,Z,C,V相关的条件码后缀如下表所列:
示例1
ADD r0, r1, r2 ; r0 = r1 + r2, 不更新标志位
ADDS r0, r1, r2 ; r0 = r1 + r2, 后缀S表示更新标志位
ADCSS r0, r1, r2 ; If C 标志为1,则执行r0 = r1 + r2, 且更新标志,
CMP r0, r1 ; CMP指令肯定会更新标志.
示例2 求最大公约数
gcd
CMP r0, r1
BEQ end ; r0 = r0 结束程序
BLT less ; r0 < r1 跳转至 less
SUB r0, r0, r1 ; r0 > r1时 r0 = r0 - r1
B gcd ; 条件都不满足是继续循环
less
SUB r1, r1, r0 ; r0 < r1 r1 = r1 - r0
B gcd
end
示例3
MAIN
mov r1, #1
mov r2, #1
cmp r1, r2
beq FUNC ;if(eq) b FUNC => 实质:if(z == 1) b FUNC
bne FUNC ;实质:if(z == 0) b FUNC
mov r3, #3
mov r4, #4
FUNC
mov r5, #5
mov r6, #6
寻址方式
基地址变址寻址方式
种类 格式 模式
1 [Rn, #±
2 [Rn, ±Rm] 寄存器前索引寻址
3 [Rn, Rm,
4 [Rn, #±
5 [Rn, ±Rm]! 寄存器自动索引寻址
6 [Rn, Rm,
7 [Rn], #±
8 [Rn], ±
9 [Rn], ±
寄存器前索引寻址
mov r0, #0x40000000
mov r1, #0xF000000F
str r1, [r0, #4] ;将 r1 中的数据存储到地址为 r0 + 4 的内存空间中
寄存器移位的前索引寻址
mov r2, #8
str r1, [r0, r2, lsl #1] ;将 r1 中的数据存储到地址为 r0 + (r2 << 1)的内存空间中
寄存器后索引寻址
str r1, [r0], #4 ;将 r1 中的数据存储到地址为 r0 的内存空间中,然后 r0 = r0 + 4
寄存器自动索引寻址
str r1, [r0, #4]! ;将 r1 中的数据存储到 r0 + 4 的内存空间中, 然后 r0 = r0 + 4
多寄存器寻址/块拷贝寻址 LDM STM
对栈进行操作是,使用较多 比如说 用 IA 自动索引寻址存,就用 DB 自动索引读
Load/Store指令
Load/store是一组内存访问指令,用来在ARM寄存器和内存之间进行数据传送,ARM指令中有3种基本的数据传送指令。
单寄存器 Load/Store 内存访问指令(single register):这些指令为ARM寄存器和存储器提供了更灵活的单数据项传送方式。数据可以使字节,16位半字或32位字
多寄存器 Load/Store 内存访问指令:可以实现大量数据的同时传送,主要用于进程的进入和退出、保存和恢复工作寄存器以及复制寄存器中的一片(一块)数据
但寄存器交换指令(single register swap): 实现寄存器数据和内存数据进行交换,而且是在一条指令中完成,执行过程中不会受到中断干扰
单寄存器Load/Store指令
LDR指令:用于从内存中将一个32位的字读取到目标寄存器 指令格式 LDR{
;指令举例
LDR R1, [R0, #0x12] ;将R0 + 12地址处的数据读出,保存到R1中(R0保持不变)
LDR Rd,[Rn], #0x04 ;立即数后索引寻址,Rn的值用作传输数据的存储地址。在数据传送后,将偏移量 0x04 与Rn相加,记过写回到 Rd中
STR指令:用于将一个32位的字节数据写入到指令中指定的内存单元 指令格式 STR{
;LOAD/STORE指令
;向内存写入数据 STR
mov r0, #40000000
mov r1, #ff000000
str r1, [r0] ;用于将一个32位的字数据写入到指令指定的内存单元(以 r0 值为起始地址的 4byte 内存单元)
strb r1, [r0] ;将r1 中的 [7:0]存储到 r0 对应的内存空间
strh r1, [r0] ;将r1 中的 [15:0]存储到 r0 为起始地址的两个字节的内存空间
;在对数据进行操作时,应根据数据本身的属性(几个字节)进行操作
多寄存器Load/Store指令
LDM指令:实现数据从连续的内存单元中读取到指令指定的寄存器列表中。值得注意的是 LDM指令和STM指令:序号的寄存器对应内存中高地址的数据
指令格式: LDM{
STM指令:实现将指令中寄存器列表里的数值写入到一块连续的内存单元之中
指令格式: STM{
LDM/STM
格 式 地址变化格式
1 IA(Increment After) 后递增方式 先存储后增长
2 IB(Increment Before) 先递增方式 现增长后存储
3 DA(Decrement After) 后递减方式 先存储后递减
4 DB(Decrement Before) 先递减方式 先递减后存储
mov r0, #0x40000000
mov r1, #1
mov r2, #2
mov r3, #3
ldm r0, {r1-r3}
stm r0, {r1-r3} ;将 r1 - r3 寄存器(连续寄存器)中的数据存储到 以 r0 位起始地址的内存空间中
stm r0, {r3, r1} ;将 r1 、 r3 寄存器(不连续寄存器)中的数据存储到 以 r0 位起始地址的内存空间中
;批量操作时,低编号的寄存器数据对应内存中的低地址
stm r0!, {r1-r3} ;寄存器批量存储,也适用自动索引寻址, 操作完成后 r0 = r0 + (寄存器个数)*4
跳转指令
B和BL跳转指令
MAIN
mov r0, #2
mov r1, #3
mov lr, pc ;B 指令不会自动保存 PC;手动保存返回地址、当前PC
b lable ;跳转到标号 FUNC (标号的实质是地址)
mov r3, r0
FUNC
sub r0, r1, r0
mov pc,lr ;返回主程序继续执行
跳转指令是改变指令执行顺序的标准方式 (控制流指令)
B 和 BL 指令都是 相对跳转(短跳转) 指令,通过偏移量跳转, 最大跳转距离是 ±32M
使用 mov pc, <>可以实现 对跳转(长跳转)(不会保存当前 PC 值)
关于B指令和BL指令最大跳转距离是 ±32M:
ARM汇编每条指令占用 4byte,生成机器码 B 、BL存放在bits[31:24], bits[23:0]是立即数空间,可以表示 2^24个地址。由于每条汇编指令占用4byte字节(最低两位都为 0),因此可以使用 24位二进制数来表示 26 位的寻址空间。
B指令和BL指令的区别:
B指令在使用时不会对当前 PC 值进行保存,为保证跳转指令执行后能正常返回,要手动对其进行保存
BL (带连接的跳转指令)能够在跳转时对当前 PC 值自动进行保存。
带状态切换的跳转指令 BX
不会保存跳转前 PC 值 ±32M范围
带状态切换(ARM&Thmub)的跳转指令BX ,语法格式:BX{
PC也可以作为 Rm 寄存器使用,当PC作为 Rm 使用时,指令 BX PC 便跳转到当前指令下面第 2 条指令出执行(三级流水线:当前正在执行的指令地址为 PC - 8,正在译码的指令为 PC - 4, 正在取指的指令是 PC)。但这种方式不值得推荐,最好使用下面的方式完成这种跳转。
mov pc, pc
;或者
add pc, pc, #0
带状态切换的连接跳转指令
与BX功能一致,但会自动保存跳转时的 PC 值,语法格式: BLX
状态(寄存器)操作指令
ARM指令集提供了两条指令(MSR,MRS),用来操作状态寄存器PSR
MRS指令,语法格式 MRS {cond} Rd, PSR 用于把CPSR或SPSR的值传送到一个寄存器;
MSR指令,语法格式 MSR {cond} PSR_filed, #immed_8r 或 MSR {cond} PSR_filed, Rm 用于把一个寄存器的值或一个立即数传送到CPSR或SPSR;使用这两条只能可以实现对程序状态寄存器的状态修改操作。
在使用MSR指令对PSR进行修改操作时,要通过field设置状态寄存器需要操作的域。状态寄存器的32位被分为4个8位的域(filed)分别为:bits[31:24]条件域,用 F 表示; bits[23: 16]状态域,用 S 表示;bits[15:8]预留域,用 X 表示;bits[7:0]控制域,用 C 表示。
;程序举例:是能IRQ中断
ENABLE_IRQ
MRS R0,CPSR
BIC R0,R0,#080 ;将CPSR bit7 I 清零,是能IRQ
MSR CPSR_c,R0 ;典型的读-改-回写操作
MOV PC,LR
异常产生指令
ARM指令集提供了两条产生异常的指令(中断指令 SWI,断点中断指令 BKPT),通过这两条指令可以用软件的方法实现异常。
中断指令
软件中断指令 SWI (software Interrupt)
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