嵌入式:ARM指令集分类及编码
ARM指令集是32位的,程序的启动都是从ARM指令集开始。主要是以下三个方面:
- 指令分类及指令格式
- 条件执行
- 指令集编码
指令分类及指令格式
ARM指令使用的基本格式如下:
〈opcode〉{〈cond〉} {S} 〈Rd〉,〈Rn〉{,〈operand2〉}
< > 是必须项 , {}是可选项
指令格式中符号说明:
opcode操作码;指令助记符,如ADD、STR等。
cond 可选的条件码;执行条件,如EQ、NE等。
S 可选后缀;若指定“S”,则根据指令执行结果更新CPSR中的条件码。
Rd 目标寄存器。
Rn 存放第1操作数的寄存器。
op2 第2个操作数。
立即数操作
在数据处理指令中,第二操作数除了可以是寄存器,还可以是一个立即数。如果我们只是希望把一个常数加到寄存器,而不是两个寄存器相加,我们可以用立即数值取代第二操作数,如下面例子。立即数用前面加一个“#”的数值常量来表示。
ADD R3, r3,#1 ;r3 := r3 + 1
AND R8, r7,#& ff ;r8 := r7[7:0]
寄存器移位操作
在ARM数据处理指令中,第二操作数还有一种特有的形式-寄存器移位操作,即允许第二个寄存器操作数在同第一操作数运算之前完成移位操作,例如:
ADD r3, r2,r1,LSL #3 ;r3:=r2 + 8 × r1
设置条件码
ARM的任何数据处理指令都能通过增加“S”操作码来设置条件码(N,Z,C和V)
数据处理指令加了“S”后,算术操作(在此包含CMP和CMN)根据算术运算的结果设置所有的标志位
CPSR和SPSR的格式
条件域表1
条件域表2
条件执行
所有的ARM指令集都可以是有条件执行的。
ARM指令根据CPSR中的条件位自动判断是否执行指令,在条件满足时,指令执行,否则指令被忽略。
在ARM的指令编码表中,统一占用编码的最高四位[31:28]来表示“条件码”(即“cond”)。
条件转移
转移 | 解释 | 一般应用 |
---|---|---|
B BAL | 无条件的 总是 | 总是执行转移 总是执行转移 |
BEQ | 相等 | 比较的结果为相等或零 |
BNE | 不等 | 比较的结果为不等或非零 |
BPL | 正 | 结果为正数或零 |
BMI BCC | 负 无进位 | 结果为负数 算术操作未得到进位 |
BLO | 低于 | 无符号数比较,结果为低于 |
BCS BHS | 有进位 高于或相等 | 算术操作得到了进位 无符号数比较,结果为高于或相等 |
BVC | 无溢出 | 有符号整数操作,未出现溢出 |
BVS | 有溢出 | 有符号整数操作,出现溢出 |
BGT | 大于 | 有符号整数比较,结果为大于 |
BGE | 大于或相等 | 有符号整数比较,结果为大于或相等 |
BLT | 小于 | 有符号整数比较,结果为小于 |
BLE | 小于或相等 | 有符号整数比较,结果为小于或相等 |
BHI | 高于 | 无符号数比较,结果为高于 |
BLS | 低于或相等 | 无符号数比较,结果为低于或相等 |
ARM指令集编码
ARM指令集是以32位二进制编码的方式给出的,大部分的指令编码中定义了第一操作数、第二操作数、目的操作数、条件标志影响位以及每条指令所对应的不同功能实现的二进制位。每条32位ARM指令都具有不同的二进制编码方式,和不同的指令功能相对应 。编码表如下:
参考文献:
孟祥莲.嵌入式系统原理及应用教程(第2版)[M].北京:清华大学出版社,2017.
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