嵌入式控制系统原理及设计课件3-2 指令描述

3.2.1 汇编语言：传送数据
嵌入式控制系统原理及设计
• 多个加载和存储操作可以合并为一个指令，也就是多加载（LDM）和多存储（STM）。
实例
描述
LDMIA Rd!, <reg list> 从Rd指定的存储器位置读取多个字，每次传输后地址增加
STMIA Rd!, <reg list> 从Rd指定的存储器位置存储多个字，每次传输后地址增加
;存储后R8变为0x810（增加四个字节）
STMIA.W R8, {R0 – R3}
;存储后R8不变
• ARM微处理器也可以按照前序或后序的方式访问存储器，对于前序，寄存器中 为要调整的存储器地址，从存储器传输使用更新后的地址，例如：
LDR.W R0,[R1, #offset]!
;读取存储器[R1+offset]，R1更新为R1+offset
SBC.W Rd, Rn, Rm
; Rd= Rn-Rm-borrow
RSB.W Rd, Rn, #immed ; Rd=#immed-Rn
RSB.W Rd, Rn, Rm
; Rd= Rm-Rn
MUL Rd, Rm
; Rd=Rd*Rm
MUL.W Rd, Rn, Rm
; Rd=Rn*Rm
UDIV Rd, Rn, Rm
3.2.1 汇编语言：传送数据
嵌入式控制系统原理及设计
表3.10 常用的存储器访问指令
实例 LDRB Rd, [Rn, #offset] LDRH Rd, [Rn, #offset] LDR Rd, [Rn, #offset] LDR Rd1, Rd2, [Rn, #offset] STRB Rd, [Rn, #offset] STRH Rd, [Rn, #offset] STR Rd, [Rn, #offset] STR Rd1, Rd2, [Rn, #offset]
; 当立即数是32位时，需要用两个指令来设置高半部分
和第半部分
MOVS.W R0, #0x789A ; 将R0的低半字设置为0x789A
MOVT.W R0, #0x2345 ; 将R0的高半字设置为0x2345
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.2 LDR和ADR伪指令
• 伪指令LDR和ADR都可将寄存器设置为程序地址值，他们的语法和行为不同，对于 LDR，如果地址为程序地址值，汇编器会自动将LSB置1，例如：
描述
多种数据大小的前序加载指令（字、字节、半 字和双字）
带符号展开、多种数据大小的前序加载指令 （字节、半字）
多种数据大小的前序存储指令（字、字节、半 字和双字）
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.1 汇编语言：传送数据
• 后序存储器访问指令则使用寄存器指定的基地址进行存储器传输，完成后才会将 地址更新，例如
指令
操作
SMULL RdLo, RdHi, Rn, Rm ; {RdHi, RdLo}=Rn*Rm SMLAL RdLo, RdHi, Rn, Rm ; {RdHi, RdLo}+=Rn*Rm
有符号数值的32位乘法 指令
UMULL RdLo, RdHi, Rn, Rm ; {RdHi, RdLo}=Rn*Rm UMLAL RdLo, RdHi, Rn, Rm ; {RdHi,RdLo}+=Rn*Rm
嵌入式控制系统原理及设计
第3章 编程基础
3.2 指令描述
3.2.1 汇编语言：传送数据
嵌入式控制系统原理及设计
处理器的一个最基本的功能为数据传送，对于ARM Cortex-M3，数据传送支 持如下方式： （1）寄存器间传送数据； （2）存储器和寄存器间传送数据； （3）寄存器和特殊寄存器间传送数据； （4）将立即数送至寄存器。
LDR R0， =address1
; 将R0设置为0x4001
…
address1
; 这里的地址是0x4000
MOV R0, R1
; address1包含程序代码
• 执行的结果是LDR指令将0x4001放入R1，并且其最低位置1表示Thumb代码。
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.2 LDR和ADR伪指令
描述 从存储器位置Rn + offset处读取字节 从存储器位置Rn + offset处读取半字 从存储器位置Rn + offset处读取字 从存储器位置Rn + offset处读取双字 往存储器位置Rn + offset处存储字节 往存储器位置Rn + offset处存储半字 往存储器位置Rn + offset处存储字 往存储器位置Rn + offset处存储双字
; Rd=Rn&#immed
AMD.W Rd, Rn, Rm
• 除了ARSR寄存器外，其他的特殊寄存器在特权模式下都不能访问。
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.1 汇编语言：传送数据
• 将立即数送入寄存器应使用MOVS指令，例如：
MOVS R0, #0x12
; 将R0设置为0x12（适用于8位或以下的立即数）
MOVS.W R0, #0x789A ; 将R0设置为0x789A（适用于超过8位但小于32位的立即数）
无符号数值的32位乘法 指令
3.2.3 汇编语言：处理数据
嵌入式控制系统原理及设计
ARM Cortex-M3支持逻辑运算，这些指令包括AND（与）、ORR（或）以
及移位和循环移位等，表3.16给出了常见的逻辑算算指令。
指令
AND Rd, Rn
; Rd=Rd&Rn
AND.W Rd, Rn, #immed
SUB Rd, Rn, Rm
; Rd=Rn-Rm
SUB Rd, #immed
; Rd=Rd-#immed
SUB Rd, Rn, #immed
; Rd=Rn-#immed
SBC Rd, Rm
; Rd=ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱd-Rm-borrow
SBC.W Rd, Rm, #immed ; Rd=Rn-#immed-borrow
list>
表明为32位Thumb-2指令）
STMDB.W Rd(!), <reg 从Rd指定的存储器位置存储多个字，每次传输后地址减小（.W
3.2.1 汇编语言：传送数据
嵌入式控制系统原理及设计
• 指令中的(!)指定寄存器Rd是否在指令完成后更新。例如：若R8等于0x8000，则
STMIA.W R8!, {R0 – R3}
实例
描述
LDR.W Rd, [Rn], #offset LDRB.W Rd, [Rn], #offset LDRH.W Rd, [Rn], #offset
多种数据大小的前序加载指令（字、字节、半字 和双字）
LDRD.W Rd1, Rd2, [Rn], #offset LDRSB.W Rd, [Rn], #offset LDRSH.W Rd, [Rn], #offset
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.1 汇编语言：传送数据
• PUSH和POP是栈的存储器操作，例如
PUSH {R0, R4-R7, R9} ;将R0，R4-R7，R9压栈
POP {R2，R3}
;将R2和R3出栈
• 通常PUSH指令要用一个对应的POP指令，并且寄存器列表相同。但在异常处理 中使用POP时需要注意，例如
ADD.W R0, R1, R2 ; R0=R1+R2
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.3 汇编语言：处理数据
• 传统的Thumb指令语法下，当使用16位Thumb代码时，ADD指令可以修 改PSR中的标志。
• 但32位Thumb-2代码则可以修改一个标志或者保持不变。如果下面的操 作以来标志的话，要区分这两种不同的操作，就需使用s后缀了：
LDR.W R0, [R1], #offset
;读取存储器[R1]，R更新为R1+offset
• 在使用后序指令时，无须使用“！”符号，因为所有的后序指令都会更新基地址 寄存器，而前序访问则可以选择是否更新基地址寄存器。
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.1 汇编语言：传送数据
• 后序存储器访问指令实例如表3.13所示，也可用于多种大小。
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.3 汇编语言：处理数据
• ARM Cortex-M3提供了许多不同的指令用于数据处理，这些数据操作指 令可以有多种指令格式。
• 例如，ADD指令可以在寄存器间或者寄存器和立即数间执行：
ADD R0, R0, R1
; R0=R0+R1
ADD R0, R0, #0x12 ; R0=R0+0x12
• “！”的使用表明基地址寄存器R1会更新，“！”是可选的，若没有使用，指令 会被当作从基地址寄存器偏移地址处开始的普通存储器传输。 。
嵌入式控制系统原理及设计
3.2.1 汇编语言：传送数据
• 前序存储器访问指令包括各种大小的加载和存储指令，如表3.12所示。
实例 LDR.W Rd, [Rn, #offset] LDRB.W Rd, [Rn, #offset] LDRH.W Rd, [Rn, #offset] LDRD.W Rd1, Rd2, [Rn, #offset] LDRSB.W Rd, [Rn, #offset] LDRSH.W Rd, [Rn, #offset] STR.W Rd, [Rn, #offset] STRB.W Rd, [Rn, #offset] STRH.W Rd, [Rn, #offset]
3.2.1 汇编语言：传送数据
嵌入式控制系统原理及设计
• 寄存器间传送数据的命令为MOV，例如：将数据从寄存器R3送入寄存器 R8的指令可以写为：