嵌入式Linux 系统开发技术入门详解连载2- ARM处理器B
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2.2 ARM 指令集
2.2.1 ARM微处理器的指令集概述
ARM微处理器的指令集主要有6大类。
· 跳转指令
· 数据处理指令
· 程序状态寄存器（PSR）处理指令
· 加载/存储指令
· 协处理器指令
· 异常产生指令
具体的指令及功能如表2.2 所示（表中指令为基本ARM 指令，不包括派生的ARM指令）。
表 2.2 ARM指令及其功能描述
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指 令
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指令功能描述
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ADC
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带进位加法指令
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ADD
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加法指令
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AND
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逻辑与指令
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B
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跳转指令
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BIC
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位清零指令
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BL
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带返回的跳转指令
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BLX
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带返回和状态切换的跳转指令
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BX
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带状态切换的跳转指令
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CDP
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协处理器数据操作指令
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CMN
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比较反值指令
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CMP
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比较指令
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EOR
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异或指令
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LDC
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存储器到协处理器的数据传输指令
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LDM
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加载多个寄存器指令
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LDR
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存储器到寄存器的数据传输指令
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MCR
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从ARM寄存器到协处理器寄存器的数据传输指令
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MLA
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乘加运算指令
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MOV
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数据传送指令
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MRC
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从协处理器寄存器到ARM寄存器的数据传输指令
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MRS
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传送CPSR或SPSR的内容到通用寄存器指令
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MSR
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传送通用寄存器到CPSR或SPSR的指令
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MUL
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32位乘法指令
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MVF
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传送值到浮点数寄存器
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MVN
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数据取反传送指令
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ORR
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逻辑或指令
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RSB
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逆向减法指令
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RSC
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带借位的逆向减法指令
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SBC
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带借位减法指令
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STC
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协处理器寄存器写入存储器指令
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STM
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批量内存字写入指令
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STR
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寄存器到存储器的数据传输指令
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SUB
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减法指令
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SWI
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软件中断指令
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SWP
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交换指令
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TEQ
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相等测试指令
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TST
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位测试指令
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2.2.2 ARM指令寻址方式
1．立即数寻址
ARM 指令的立即数寻址是一种特殊的寻址方式，操作数本身就在指令中给出，只要取出指令也就取到了操作数。这个操作数被称为立即数。
ADD R0，R0，＃1 ；R0←R0 + 1
ADD R0，R0，＃0x3A ；R0←R0 + 0x3A
在以上2条指令中，第2 个源操作数即为立即数，实际使用时以“＃”符号为前缀
2．寄存器寻址
寄存器寻址就是利用寄存器中的数值作为操作数，这种寻址方式是各类微处理器经常采用的一种方式，也是一种执行效率较高的寻址方式。如以下的指令。
ADD R0，R1，R2 ；R0←R1 + R2
该指令的执行效果是将寄存器R1和R2 的内容相加，其结果存放在寄存器R0中。
3．寄存器间接寻址
寄存器间接寻址就是以寄存器中的值作为操作数的地址，而操作数本身存放在存储器中。例如以下指令。
ADD R0，R1，[R2] ；R0←R1 + [R2]
LDR R0，[R1] ；R0←[R1]
在第 1 条指令中，以寄存器R2 的内容作为操作数的地址，然后与R1 相加，其结果存入寄存器R0 中。
第 2 条指令将以R1 的值为地址的存储器中的内容送到寄存器R0 中。
4．基址变址寻址
基址变址的寻址方式就是将寄存器（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。如下面的几条指令所示。
LDR R0，[R1，＃0x0A] ；R0←[R1 + 0x0A]
LDR R0，[R1，＃0x0A]！ ；R0←[R1 + 0x0A]、R1←R1 + 0x0A
在第 1 条指令中，将寄存器R1 的内容加上0x3A形成操作数的有效地址，将该地址处的操作数送到寄存器R0 中。
在第 2 条指令中，将寄存器R1 的内容加上0x0A形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0 中，然后，R1 的内容自增0x0A个字节。
5．多寄存器寻址
采用多寄存器寻址方式，一条指令可以完成多个寄存器值的传送。这种寻址方式可以用一条指令完成传送最多16 个通用寄存器的值。比如下面的指令。
LDMIA R0，{R1，R2，R3，R4} ；R1←[R0]
；R2←[R0 + 4]
；R3←[R0 + 8]
；R4←[R0 + 12]
该指令的后缀IA表示在每次执行完加载/存储操作后，R0 按字长度增加，因此，指令可将连续存储单元的值传送到R1～R4。
6．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PC 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。比如下面的程序段完成子程序的调用和返回，跳转指令BL采用了相对寻址方式。
BL NEXT ；跳转到子程序NEXT处执行
……
NEXT
……
MOV PC，LR ；从子程序返回
7．堆栈寻址
堆栈是一种数据结构，按先进后出（First In Last Out，FILO）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。根据堆栈的生成方式，堆栈又可以分为递增堆栈（Ascending Stack）和递减堆栈（Decending Stack），当堆栈由低地址向高地址生成时，称为递增堆栈；当堆栈由高地址向低地址生成时，称为递减堆栈。这样就有4 种类型的堆栈工作方式，ARM微处理器支持以下4种类型的堆栈工作方式。
（1）满递增堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据，并且堆栈以递增方式向上生成。
（2）满递减堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据，并且堆栈以递减方式向下生成。
（3）空递增堆栈：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。
（4）空递减堆栈：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。
2.2.3 Thumb指令概述
作为32 位的嵌入式处理器，ARM 具有32 位数据总线宽度，但是为了更好地兼容数据
总线宽度为16位的应用系统，ARM体系结构除了支持执行效率很高的32位ARM指令集以外，同时支持16 位的Thumb 指令集。Thumb 指令集是ARM 指令集的一个子集，允许指令编码为16 位的长度。与等价的32位代码相比较，Thumb 指令集在保留32 代码优势的同时，可以在很大程度上节省系统的存储空间。当处理器在执行ARM 程序段时，称ARM 处理器处于ARM工作状态；当处理器在执行Thumb 程序段时，称ARM处理器处于Thumb 工作状态。所有的Thumb 指令都有对应的ARM指令，而且Thumb 的编程模型也对应于ARM的编程模型，在应用程序的编写过程中，只要遵循一定调用的规则，Thumb 子程序和ARM 子程序就可以互相调用，二者结合应用可以充分发挥各自的特点，取得较好的效果。发布人信息
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