嵌入式系统基础实践教程-第3章v13

• ARM 处理器支持以下四种类型的堆栈工作方式： 满递增堆栈FA(Full Ascending)：堆栈指针指向最 后压入的数据，且由低地址向高地址生成； 满递减堆栈FD(Full Descending)：堆栈指针指向最 后压入的数据，且由高地址向低地址生成； 空递增堆栈EA(Empty Ascending)：堆栈指针指向下 一个将要放入数据的空位置，且由低地址向高地 址生成； 空递减堆栈ED(Empty Descending)：堆栈指针指向 下一个将要放入数据的空位置，且由高地址向低 地址生成。
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使用条件比较指令 if (a==4 || CMP CMPNE MOVEQ
a==10) x=0; r0,#4 r0,#10 r1,#0
【例3-1】比较R0和10的大小，并进行相应的赋值 处理。
• CMP R0,#10 ;R0与10比较 • MOVHI R1,#1 ;若R0 > 10,则R1=1 • MOVLS R1,#0 ;若R0 ≤ 10,则R1=0
• LDR R0,[ R1,# 4] • LDR R0,[ R1,#4] ! ;R0 ←[R1+4] ;R0←[R1+4],R1=R1+4
注：“！”表示在完成数据传送后将更新基址寄存器。
2．后变址法 • 将基址寄存器中的值直接作为内存访问的地址进 行操作，内存访问完毕后基址寄存器中的值和地 址偏移量作加减运算，并更新基地址寄存器。 LDR R0,[ R1],# 4 ;R0 ←[R1],R1=R1 + 4
r9 r10 低地址
源
目的
拷贝 存储 地址
3.2.7 堆栈寻址
• 在ARM 中常用R13 作为栈指针(SP)。 根据堆栈指针的指向位置不同可将堆栈分为满堆栈和空堆栈。 满堆栈(Full Stack)：当堆栈指针指向最后压入堆栈的数据时； 空堆栈(Empty Stack)：当堆栈指针指向下一个将要放入数据的 空位置时。 根据堆栈的生成方式，又可以分为递增堆栈和递减堆栈。 递增堆栈(Ascending Stack)：当堆栈由低地址向高地址生成时； 递减堆栈(Descending Stack)：当堆栈由高地址向低地址生成时。
例子
寄存器 存储器
地址 0x00009000 0x00009004
r0
0x01010101 0x02020202
• PRE r0=0x00000000, r1=0x00009000, Mem32[0x00009000]=0x01010101 Mem32[0x00009004]=0x02020202 回写型前变址寻址： LDR r0, [r1, #0x4]！ • POST r0=0x02020202, r1=0x00009004 前变址寻址： LDR r0, [r1,#0x4] • POST r0=0x02020202, r1=0x00009000 后变址寻址： LDR r0, [r1 ],#0x4 • POST r0=0x01010101, r1=0x00009004
3.2.5 基址加变址寻址
• 基址加变址寻址就是将寄存器(该寄存器一般称作基址 寄存器)的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而 得到一个操作数的有效地址。这种寻址方式常用来访问 某个基址附近的存储单元。
1．前变址法 • 基址寄存器中的值和地址偏移量先作加减运 算，生成的操作数作为内存访问的地址。
r3=0x00000000
r2=0x00000000 r1=0x00000000
例2：完成一个存储器数据块拷贝
• 注：r9——存放源数据的起始地址 r10——存放目标起始地址 r11——存放源结束地址 loop LDMIA r9!, {r0-r7} ;装载32字节并更新r9指针 STMIA r10!, {r0-r7} ;存储32字节并更新r10指针 CMP r9, r11 ;是否到达结束地址 高地址 BNE loop ;不相等跳转 r11
• 使用块拷贝寻址方式的指令时，寄存器组的顺序由小到大 排列，连续的寄存器可用“-”连接，或用“，”分隔。
例子
要求：保存r1~r3到内存地址0x9000~0x900c，并且更 新基址寄存器r4 PRE: r1=0x00000001, r2=0x00000002, r3=0x00000003, r4=0x9000 执行操作： STMIA r4!, {r1, r2, r3}(执行后增加) POST: mem32[0x9000]=0x00000001 mem32[0x9004]=0x00000002 mem32[0x9008]=0x00000003 r4=0x900c
3.1.2 ARM 指令集分类与格式
ARM 指令集总体可以分为六大类： • ������ 数据处理指令； • ������ Load/Store 指令； • ������ 分支指令； • ������ 程序状态寄存器访问指令； • ������ 协处理器操作指令； • ������ 异常产生指令。
第3章
ARM嵌入式微处理器指令集
本章内容
ARM指令集概述 ARM处理器的寻址方式
ARM指令集
ARM汇编伪指令与伪操作 ARM汇编语言程序设计实例
导入案例 启动代码的一般流程：
3.1
ARM指令集概述
3.1.1 ARM 指令的特点
ARM 处理器支持ARM 指令集、Thumb 指令集 和Thumb-2指令集。
• 合法的立即数由一个8 位的常数进行32 位循 环右移偶数位得到，其中循环右移的位数由一 个4 位二进制的两倍表示。如果立即数记作< immediate >，8 位常数记作immed_8， • 4 位循环右移值记作rotate_imm，则有
< immediate >=immed_8 进行32 位循环右移(2 *rotate_imm)
3.2
ARM 处理器的寻址方式
• 寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来寻找 真实操作数地址的方式。 • ARM 处理器支持的基本寻址方式有以下8种：
3.2.1 立即寻址
• 操作数本身在指令中直接给出，取出指令也就取 出了操作数，这样的操作数被称为立即数。对应 的寻址方式被称为立即寻址方式。
MOV R1,#0x10 ;R1←0x10
SP
SP
SP
9753 8420 1234 1010 8034 AOBE A0BE 1234 FF 100
pc lr
3.2.2 寄存器寻址
在寄存器寻址方式下，寄存器中的数值即为 操作数。
• MOV R1,R2 • ADD R0,R1,R2 ;R1←R2 ;R0←R1+R2
3.2.3 寄存器间接寻址
• 在寄存器间接寻址方式下，寄存器中的数值作为操作数 的地址，而所需操作数是存放在该地址指定的存储单元 中。
• STR R0,[R1] ;将R0寄存器的值保存至R1指定的存储单元 • LDR R0,[R1] ;将R1指定的存储单元的内容读出,保存至R0 中
STMFD sp!,{r4-r7,lr}
9753 8420 1234 1010 FFFF 8034 A0BE 16 102E 1234 8765 FF ABCD 100
LDMFD sp!,{r4-r7,pc}
存储器顶
lr r7 r6 r5 r4
8034 Old SP SP A0BE 1234 FF 100
• PRE mem32[0x80018]=0x03, mem32[0x80014]=0x02, mem32[0x80010]=0x01, r0=0x00080010, r1=0x00000000, r2=0x00000000, r3=0x00000000 执行指令： LDMIA r0!, {r1-r3} 地址指针 存储地址 数据 • POST 0x80020 0x00000005 r0=0x0008001c, 0x8001c 0x00000004 r1=0x00000001, 0x80018 0x00000003 r2=0x00000002, r0=0x80010 0x80014 0x00000002 r3=0x00000003 0x80010 0x00000001 0x8000c 0x00000000
r1
3.2.6 块拷贝寻址
• 块拷贝寻址也叫多寄存器寻址，可以在存储器中的数据块 和寄存器组之间进行数据传递。允许一条指令最多完成传 送16 个寄存器的值。块拷贝寻址的地址变化方式有以下 四类型。 • 1) 后增IA(Increment After) ：每次数据传送后地址加4。 • 2) 先增IB (Increment Before) ：每次数据传送前地址 加4。 • 3) 后减DA(Decrement After) ：每次数据传送后地址减4。 • 4) 先减DB (Decrement Before) ：每次数据传送前地址 减4。
1018 16
STMIB r9!, {r0,r1,r5}
1018 16
r9 r9’
r5 r1 r0
100c 16
r9 r9’ r5 r1 r0
100c 16
1000 16
1000 16
STMDA r9!, {r0,r1,r5}
STMDB r9!, {r0,r1,r5}
例1:将存储器中的连续数据装载到寄存器
寄存器 存储器 地址 0x00009000 0x00009004 0x00009008 0x0000900c
r1 r2 r3 r4
多寄存器传送寻址模式
r9’
1018 16
r9’
r9
r5 r1 r0
r5 r1 r0
1018 16
100c 16
r9
100c 16
1000 16
1000 16
STMIA r9!, {r0,r1,r5}
ARM 指令字长为固定的32 位，一条典型 的ARM 指令的格式为：