嵌入式系统设计与开发 教学课件 作者 马文华 主编 邓耀华 汤秀春 胡伟 副主编 3嵌入式系统设计与开发.ppt

嵌入式系统设计与开发第3章 ARM指令集 本章提要 3.1 ARM指令集概述 3.2 ARM寻址方式 3.3 ARM指令分类介绍 3.4 Thumb指令集 3.1 ARM指令集概述 ARM微处理器的指令集是加载/存储型的，也即指令集仅能处理寄存器中的数据，而且处理结果都要放回寄存器中，而对系统存储器的访问则需要通过专门的加载/存储指令来完成。 ARM体系具有ARM和Thumb两种指令集。 ARM指令集主要包括数据处理指令、分支指令、存储器访问指令、程序状态寄存器处理指令、协处理器指令和异常中断产生指令等。 ARM指令的编码格式 ARM指令的条件码域 当处理器工作在ARM状态时，几乎所有的指令均根据CPSR中条件码的状态和指令的条件域有条件的执行。当指令的执行条件满足时，指令被执行，否则指令被忽略。 每一条ARM指令包含4位的条件码，位于指令的最高4位[31:28]。条件码共有16种，每种条件码可用两个字符表示，这两个字符可以添加在指令助记符的后面和指令同时使用。 在16种条件标志码中，只有15种可以使用，如表3.１所示，第16种（1111）为系统保留，暂时不能使用。 指令流水线 指令的执行分3个阶段： 取指（fetch）：从存储器中读入指令。 译码（decode）：对指令及其用到的寄存器做解码。 执行（execute）：从寄存器送出信息，执行移位运算和逻辑运算，并将最后结果写回寄存器。 3.2 ARM寻址方式 1.立即寻址 立即寻址也叫立即数寻址，这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，对应的寻址方式也就叫做立 即寻址。 ADD R0，R0，＃3； R0←R0＋3 MOV R1，＃0x18； R1←0x18 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。 ADD R0，R1，R2； R0←R1＋R2 MOV RI，R2； R1←R2 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。 LDR R0，[R1] ； R0←[R1] STR R0，[R1] ； [R1]←R0 4.寄存器移位寻址 ARM的移位操作 ARM的移位操作 ARM的移位操作 5.基址变址寻址 基址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。 变址寻址方式常用于访问某基地址附近的地址单元。 LDR R0，[R1，＃-8] ； R0←[R1-8]，前变址模式 LDR R0，[R1，R2] ； R0←[R1＋R2] ，基地加索引寻址 LDR R0，[R1] ，＃8； R0←[R1]，R1←R1＋8，后变址模式 LDR R0，[R1，＃4]！； R0←[R1＋4]， R1←R1＋4，自动变址模式 6.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。 LDMIA R0，{R1，R2，R3} ； R1←[R0] ，R2←[R0＋4] ，R3←[R0＋8] 7.堆栈寻址 8.块拷贝寻址 9.相对寻址 3.3 ARM指令分类介绍 ARM指令根据其功能可分为六类： 数据处理指令（含乘法指令） 分支指令 存储器访问指令 程序状态寄存器处理指令 协处理器指令 异常中断产生指令 数据处理指令 1.数据传送指令 （1）MOV——数据传送指令 指令格式： MOV{条件}{S} 目的寄存器，源操作数 MOV指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器或将 一个立即数加载到目的寄存器。其中S选项决定指令的操作 是否影响CPSR中条件标志位的值，当没有S时指令不更新 CPSR中条件标志位的值。 指令示例： MOV R0，R1； R0＝R1 不影响标志位 MO