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第3章ARM7TDMI(-S)指令寻址方式第3章目录ARM7TDMI(-S)指令系统ARM处理器寻址方式3.1ARM7TDMI(-S)指令系统•简介ARM处理器是基于精简指令集计算机(RISC)原理设计的，指令集和相关译码机制较为简单。ARM7TDMI(-S)具有32位ARM指令集和16位Thumb指令集，ARM指令集效率高，但是代码密度低;而Thumb指令集具有较高的代码密度，却仍然保持ARM的大多数性能上的优势，它是ARM指令集的子集。所有的ARM指令都是可以有条件执行的，而Thumb指令仅有一条指令具备条件执行功能。ARM程序和Thumb程序可相互调用，相互之间的状态切换开销几乎为零。3.1ARM7TDMI(-S)指令系统•ARM指令集与Thumb指令集的关系Thumb指令集具有灵活、小巧的特点ARM指令集支持ARM核所有的特性，具有高效、快速的特点ARM指令的基本格式如下：指令格式•ARM指令集——指令格式opcode{cond}{S}Rd,Rn{,operand2}其中号内的项是必须的，{}号内的项是可选的。各项的说明如下：opcode：指令助记符；cond：执行条件；S：是否影响CPSR寄存器的值；Rd：目标寄存器；Rn：第1个操作数的寄存器；operand2：第2个操作数；ARM指令的基本格式如下：指令格式•ARM指令集——第2个操作数opcode{cond}{S}Rd,Rn{,operand2}灵活的使用第2个操作数“operand2”能够提高代码效率。它有如下的形式：#immed_8r——常数表达式；Rm——寄存器方式；Rm,shift——寄存器移位方式；3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地址的方式。ARM处理器具有9种基本寻址方式。1.立即寻址；2.寄存器寻址；3.寄存器间接寻址；4.基址寻址；5.相对寻址；6.寄存器移位寻址；7.多寄存器寻址；8.堆栈寻址；9.块拷贝寻址。立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部分即是操作数本身，也就是说，数据就包含在指令当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作数(这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如下：SUBSR0,R0,#1;R0减1，结果放入R0，并且影响标志位MOVR0,#0xFF;将立即数0xFF装入R0寄存器注意:立即数要以”#”号为前缀,表示十六进制数值以”0x”表示.0x55R0MOVR0,#0xFF程序存储3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——立即寻址MOVR0,#0xFF0xFF从代码中获得数据操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段指出的是寄存器编号，指令执行时直接取出寄存器值来操作。寄存器寻址指令举例如下：MOVR1,R2;将R2的值存入R1SUBR0,R1,R2;将R1的值减去R2的值，结果保存到R00xAA0x55R2R13.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器寻址MOVR1,R20xAA寄存器间接寻址指令中的地址码给出的是一个通用寄存器的编号，所需的操作数保存在寄存器指定地址的存储单元中，即寄存器为操作数的地址指针。寄存器间接寻址指令举例如下：LDRR1,[R2];将R2指向的存储单元的数据读出;保存在R1中STRR1,[R2];将R1的内容保存到R2指向的存储单;元中0x55R1R20x400000000xAA0x400000003.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器间接寻址LDRR1,[R2]0xAA基址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给出的偏移量相加，形成操作数的有效地址。基址寻址用于访问基址附近的存储单元，常用于查表、数组操作、功能部件寄存器访问等。基址寻址指令举例如下：LDRR2,[R3,#0x0C];读取R3+0x0C地址上的存储单元;的内容，放入R23.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——基址寻址0x55R2R30x400000000xAA0x4000000CLDRR2,[R3,#0x0C]0xAA将R3+0x0C作为地址装载数据3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——基址寻址LDRR0,[R1,#4];R0[R1+4]LDRR0,[R1,#4]!;R0[R1+4],R1R1+4前索引寻址LDRR0,[R1],#4;R0[R1],R1R1+4后索引寻址前索引寻址是将基址与偏移量相加作为传送数据的地址，传送数据后自动将数据的地址传送给基址寄存器。后索引寻址是将基址作为传送数据的地址，传送数据后自动将基址的内容与偏移量相加传送给基址寄存器。相对寻址是基址寻址的一种变通。由程序计数器PC提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移量，两者相加后得到的地址即为操作数的有效地址。相对寻址指令举例如下：BLSUBR1;调用到SUBR1子程序BEQLOOP;条件跳转到LOOP标号处...LOOPMOVR6,#1...SUBR1...3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——相对寻址寄存器移位寻址是ARM指令集特有的寻址方式。当第2个操作数是寄存器移位方式时，第2个寄存器操作数在与第1个操作数结合之前，选择进行移位操作。寄存器移位寻址指令举例如下：MOVR0,R2,LSL#3;R2的值左移3位，结果放入R0，;即是R0=R2×8ANDSR1,R1,R2,LSLR3;R2的值左移R3位，然后和R1相;“与”操作，结果放入R10x55R0R20x013.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器移位寻址MOVR0,R2,LSL#30x080x08逻辑左移3位（1）ASL算术左移操作完成对通用寄存器中的内容进行算术左移操作，按操作数所指定的数量向左移位，低位用零来填充。其中，操作数可以是通用寄存器，也可以是立即数。0x55R0R10x013.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器移位寻址MOVR0,R1,ASL#20x040x04算术左移2位（2）ASR算术右移操作可完成对通用寄存器中的内容进行右移操作，按操作数所指定的数量向右移位，左端用第31位的值来填充。其中，操作数可以是通用寄存器，也可以是立即数。0x55R0R10x113.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器移位寻址MOVR0,R1,ASR#20x040x04算术右移2位（3）LSL逻辑左移操作可完成对通用寄存器中的内容进行逻辑左移操作，按操作数所指定的数量向左移位，低位用零来填充。其中，操作数可以是通用寄存器，也可以是立即数。0x55R0R10x013.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器移位寻址MOVR0,R1,LSL#20x040x04逻辑左移2位（4）LSR逻辑右移操作可完成对通用寄存器中的内容进行右移操作，按操作数所指定的数量向右移位，左端用零来填充。其中，操作数可以是通用寄存器，也可以是立即数。0x55R0R10x113.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器移位寻址MOVR0,R1,LSR#20x040x04逻辑右移2位（5）ROR循环右移操作可完成对通用寄存器中的内容进行循环右移操作，按操作数所指定的数量向右循环移位，左端用右端移出的位来填充。其中，操作数可以是通用寄存器，也可以是立即数。0x55R0R10x113.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器移位寻址MOVR0,R1,ROR#20x440x44循环右移2位（6）RRX带扩展的循环右移操作可完成对通用寄存器中的内容进行带扩展的循环右移操作，向右循环移1位，左端用进位标志位C来填充。0x55R0R10x113.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——寄存器移位寻址C=0时,MOVR0,R1,RRX0x080x08带扩展的循环右移1位3.2寻址方式•移位寻址LSL移位操作：0LSR移位操作：0ASR移位操作：ROR移位操作：RRX移位操作：C多寄存器寻址一次可传送几个寄存器值，允许一条指令传送16个寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器寻址指令举例如下：LDMIAR1,{R2-R4,R6};将R1指向的单元中的数据读出到;R2～R4、R6中STMIAR0,{R2-R4,R6};将寄存器R2～R4、R6的值保;存到R0指向的存储单元中注意寄存器的编号连续和不连续的情况0x40000000R1R20x??0x010x400000000x??R3R40x??R60x??0x020x030x040x400000040x400000080x4000000C存储器3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——多寄存器寻址LDMIAR1,{R2-R4,R6}0x010x020x030x040x40000000堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区，操作顺序为“后进先出”。堆栈寻址是隐含的，它使用一个专门的寄存器(堆栈指针)指向一块存储区域(堆栈)，指针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶。存储器堆栈可分为两种：向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——堆栈寻址3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——堆栈寻址栈底栈顶栈区SP堆栈存储区栈顶栈底栈区SP向下增长向上增长0x123456780x12345678堆栈压栈堆栈压栈栈顶SP栈顶SP栈底空堆栈栈底满堆栈堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为满堆栈；堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为空堆栈。3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——堆栈寻址0x123456780x12345678栈顶SP0x12345678栈顶SP压栈压栈所以可以组合出四种类型的堆栈方式：满递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。指令如LDMFA、STMFA等；空递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。指令如LDMEA、STMEA等；满递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。指令如LDMFD、STMFD等；空递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向堆栈下的第一个空位置。指令如LDMED、STMED等。3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——堆栈寻址3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——堆栈寻址STMFDSP!,{R1-R7,LR};将R1-R7,LR入栈,满递减堆栈LDMFDSP!,{R1-R7,PC};数据出栈,放入R1-R7,PC寄存器,;满递减堆栈块拷贝是将寄存器内容复制到基址寄存器的地址所指示的存储器中,需要注意的是在存储第一个值之后或之前存储器地址是增加还是减少.增值类型如下:IA----每次传送后,地址加4IB----每次传送前,地址加4DA--每次传送后,地址减4DB–每次传送前,地址减43.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——块拷贝寻址STMIAR0!,{R1-R7};将R1～R7的数据保存到存储器中,存储指针在保;存第一个值之后增加，增长方向为向上增长。STMIBR0!,{R1-R7};将R1～R7的数据保存到存储器中,存储指针在保;存第一个值之前增加，增长方向为向上增长。STMDAR0!,{R1-R7};将R1～R7的数据保存到存储器中,存储指针在保存;第一个值之后增加,增长方向为向下增长。STMDBR0!,{R1-R7};将R1～R7的数据保存到存储器中,存储指针在保；存第一个值之前增加，增长方向为向下增长。3.2ARM处理器寻址方式•寻址方式分类——块拷贝寻址