ARM 匯編指令條件執行

在ARM模式下，任何一條數據處理指令可以選擇是否根據操作的結果來更新CPSR寄存器中的ALU狀態標志位。在數據處理指令中使用S后綴來實現該功能。 

不要在CMP,CMN,TST或者TEQ指令中使用S后綴。這些比較指令總是會更新標志位。 

在Thumb模式下，所有數據處理指令都更新CPSR中的標志位。有一個例外就是：當一個或更多個高寄存器被用在MOV和ADD指令時，此時MOV和ADD不能更新狀態標志. 

幾乎所有的ARM指令都可以根據CPSR中的ALU狀態標志位來條件執行。參見表2-1條件執行后綴表。 

在ARM模式下，你可以： 

根據數據操作的結果更新CPSR中的ALU狀態標志；

執行其他幾種操作,但不更新狀態標志；

根據當前狀態標志，決定是否執行接下來的指令。 

在Thumb模式，大多數操作總是更新狀態標志位，并且只能使用條件轉移指令(B)來實現條件執行。該指令(B)的后綴和在ARM模式下是一樣的。其他指令不能使用條件執行。

ALU狀態標志 

CPSR寄存器包含下面的ALU狀態標志：

　　N　 Set when the result of the operation was Negative

　　Z Set when the result of the operation was Zero

　　C Set when the operation result in a Carry(發生進位，或借位)

　　V Set when the operation caused oVerflow(操作造成溢出)

　　Q ARM architecture v5E only sticky flag

2.5.2 執行條件

N，Z，C，V相關的條件碼后綴如下表所列：

示例1

　　ADD　　r0, r1, r2              ; r0 = r1 + r2, 不更新標志位

　　ADDS　　r0, r1, r2      ; r0 = r1 + r2, 后綴S表示更新標志位

　　ADCSS　　r0, r1, r2      ; If C 標志為1，則執行r0 = r1 + r2, 且更新標志，

　　CMP　　r0, r1            ; CMP指令肯定會更新標志. 

示例2 求最大公約數

gcd

　　CMP r0, r1　　　　

　　BEQ end　　　　; r0 = r0 結束程序

　　BLT less　　　　; r0 < r1 跳轉至 less

　　SUB r0, r0, r1　　; r0 > r1時 r0 = r0 - r1

　　B gcd　　; 條件都不滿足是繼續循環

less

　　SUB r1, r1, r0　　　　; r0 < r1 r1 = r1 - r0

　　B gcd

end

示例3

MAIN

　　mov r1, #1

　　mov r2, #1

　　cmp r1, r2

　　beq FUNC      ;if(eq) b FUNC => 實質：if(z == 1) b FUNC

　　bne FUNC    ;實質：if(z == 0) b FUNC

　　mov r3, #3

　　mov r4, #4

FUNC

　　mov r5, #5

　　mov r6, #6

尋址方式 

基地址變址尋址方式 

種類 格式 模式

1 [Rn, #± 立即數前索引尋址

2 [Rn, ±Rm] 寄存器前索引尋址

3 [Rn, Rm, #] 寄存器位移的前索引尋址

4 [Rn, #±]! 立即數自動索引尋址

5 [Rn, ±Rm]! 寄存器自動索引尋址

6 [Rn, Rm, ]! 寄存器移位的自動索引尋址

7 [Rn], #± 立即數后索引尋址

8 [Rn], ± 寄存器后索引尋址

9 [Rn], ±, # 帶移位的寄存器后索引尋址

寄存器前索引尋址

　　mov r0, #0x40000000

　　mov r1, #0xF000000F

　　str r1, [r0, #4]　　;將 r1 中的數據存儲到地址為 r0 + 4 的內存空間中

寄存器移位的前索引尋址

　　mov r2, #8

　　str r1, [r0, r2, lsl #1]　　;將 r1 中的數據存儲到地址為 r0 + (r2 << 1)的內存空間中

寄存器后索引尋址

　　str r1, [r0], #4　　;將 r1 中的數據存儲到地址為 r0 的內存空間中，然后 r0 = r0 + 4

寄存器自動索引尋址　

str r1, [r0, #4]!　　;將 r1 中的數據存儲到 r0 + 4 的內存空間中， 然后 r0 = r0 + 4

多寄存器尋址/塊拷貝尋址　　LDM STM

對棧進行操作是，使用較多　　比如說 用 IA 自動索引尋址存，就用 DB 自動索引讀

Load/Store指令

Load/store是一組內存訪問指令，用來在ARM寄存器和內存之間進行數據傳送，ARM指令中有3種基本的數據傳送指令。

單寄存器 Load/Store 內存訪問指令（single register）：這些指令為ARM寄存器和存儲器提供了更靈活的單數據項傳送方式。數據可以使字節，16位半字或32位字

多寄存器 Load/Store 內存訪問指令：可以實現大量數據的同時傳送，主要用于進程的進入和退出、保存和恢復工作寄存器以及復制寄存器中的一片（一塊）數據

但寄存器交換指令（single register swap）: 實現寄存器數據和內存數據進行交換，而且是在一條指令中完成，執行過程中不會受到中斷干擾

單寄存器Load/Store指令

LDR指令：用于從內存中將一個32位的字讀取到目標寄存器　　指令格式  LDR{} ,  

;指令舉例

　　LDR R1， [R0, #0x12]　　;將R0 + 12地址處的數據讀出，保存到R1中（R0保持不變）

　　LDR Rd，[Rn], #0x04    ;立即數后索引尋址，Rn的值用作傳輸數據的存儲地址。在數據傳送后，將偏移量 0x04 與Rn相加，記過寫回到 Rd中

 STR指令：用于將一個32位的字節數據寫入到指令中指定的內存單元　　指令格式  STR{} , 

;LOAD/STORE指令

;向內存寫入數據 STR

mov r0, #40000000

mov r1, #ff000000

str r1, [r0]　　;用于將一個32位的字數據寫入到指令指定的內存單元(以 r0 值為起始地址的 4byte 內存單元)

strb r1, [r0]　　;將r1 中的 [7:0]存儲到 r0 對應的內存空間

strh r1, [r0]　　;將r1 中的 [15:0]存儲到 r0 為起始地址的兩個字節的內存空間

　　　　　　　　 ;在對數據進行操作時，應根據數據本身的屬性（幾個字節）進行操作

多寄存器Load/Store指令

LDM指令：實現數據從連續的內存單元中讀取到指令指定的寄存器列表中。值得注意的是 LDM指令和STM指令：序號的寄存器對應內存中高地址的數據

指令格式： LDM{} {!},  

STM指令：實現將指令中寄存器列表里的數值寫入到一塊連續的內存單元之中

指令格式： STM{} {!},  

LDM/STM 的幾種尋址方式：

　 格　　式 地址變化格式  

1 IA(Increment After) 后遞增方式 先存儲后增長

2 IB(Increment Before) 先遞增方式 現增長后存儲

3 DA(Decrement After) 后遞減方式 先存儲后遞減

4 DB(Decrement Before) 先遞減方式 先遞減后存儲

mov r0, #0x40000000

　　mov r1, #1

　　mov r2, #2

　　mov r3, #3

　　ldm r0, {r1-r3}

　　stm r0, {r1-r3}　　;將 r1 - r3 寄存器（連續寄存器）中的數據存儲到 以 r0 位起始地址的內存空間中

　　stm r0, {r3, r1}　  ;將 r1 、 r3 寄存器（不連續寄存器）中的數據存儲到 以 r0 位起始地址的內存空間中

　　　　　　　　　　　　;批量操作時，低編號的寄存器數據對應內存中的低地址

　　stm r0!, {r1-r3}　　;寄存器批量存儲，也適用自動索引尋址， 操作完成后 　　r0 = r0 + (寄存器個數)*4

跳轉指令

B和BL跳轉指令

MAIN

　　mov r0, #2

　　mov r1, #3

　　mov lr, pc　　;B 指令不會自動保存 PC；手動保存返回地址、當前PC

　　b lable　　　　;跳轉到標號 FUNC （標號的實質是地址）

　　mov r3, r0

FUNC

　　sub r0, r1, r0

　　mov pc，lr　　;返回主程序繼續執行

跳轉指令是改變指令執行順序的標準方式 （控制流指令）

B 和 BL 指令都是 相對跳轉（短跳轉） 指令，通過偏移量跳轉， 最大跳轉距離是 ±32M

使用 mov pc， <>可以實現 對跳轉（長跳轉）（不會保存當前 PC 值）

關于B指令和BL指令最大跳轉距離是 ±32M：

　　ARM匯編每條指令占用 4byte，生成機器碼 B 、BL存放在bits[31:24], bits[23:0]是立即數空間，可以表示 2^24個地址。由于每條匯編指令占用4byte字節（最低兩位都為 0），因此可以使用 24位二進制數來表示 26 位的尋址空間。

B指令和BL指令的區別：

B指令在使用時不會對當前 PC 值進行保存，為保證跳轉指令執行后能正常返回，要手動對其進行保存

BL （帶連接的跳轉指令）能夠在跳轉時對當前 PC 值自動進行保存。 

帶狀態切換的跳轉指令 BX

不會保存跳轉前 PC 值 ±32M范圍

帶狀態切換（ARM&Thmub）的跳轉指令BX  ，語法格式：BX{} ，使程序跳轉到指令中參數 Rm 指定的地址進行執行。并將 Rm 的第 0 位復制到 CPRS 中的 T 位， bit[31: 1]存入PC。

PC也可以作為 Rm 寄存器使用，當PC作為 Rm 使用時，指令 BX PC 便跳轉到當前指令下面第 2 條指令出執行（三級流水線：當前正在執行的指令地址為 PC - 8，正在譯碼的指令為 PC - 4， 正在取指的指令是 PC）。但這種方式不值得推薦，最好使用下面的方式完成這種跳轉。

　　mov pc, pc

;或者

　　add pc, pc, #0

帶狀態切換的連接跳轉指令

 與BX功能一致，但會自動保存跳轉時的 PC 值，語法格式： BLX 。target_add為指令的跳轉目標地址,該地址是一個立即數

狀態（寄存器）操作指令

ARM指令集提供了兩條指令（MSR，MRS），用來操作狀態寄存器PSR

MRS指令，語法格式 MRS {cond} Rd， PSR 用于把CPSR或SPSR的值傳送到一個寄存器；

MSR指令，語法格式 MSR {cond} PSR_filed， #immed_8r 或 MSR {cond} PSR_filed, Rm 用于把一個寄存器的值或一個立即數傳送到CPSR或SPSR；使用這兩條只能可以實現對程序狀態寄存器的狀態修改操作。

在使用MSR指令對PSR進行修改操作時，要通過field設置狀態寄存器需要操作的域。狀態寄存器的32位被分為4個8位的域（filed）分別為：bits[31:24]條件域，用 F 表示； bits[23: 16]狀態域，用 S 表示；bits[15:8]預留域，用 X 表示；bits[7:0]控制域，用 C 表示。

;程序舉例：是能IRQ中斷

ENABLE_IRQ

　　MRS　　R0，CPSR　　

　　BIC　　 R0,R0，#080　　;將CPSR bit7 I 清零，是能IRQ

　　MSR　　CPSR_c,R0　　;典型的讀-改-回寫操作

　　MOV 　　PC,LR

異常產生指令

ARM指令集提供了兩條產生異常的指令（中斷指令 SWI，斷點中斷指令 BKPT），通過這兩條指令可以用軟件的方法實現異常。 

中斷指令

軟件中斷指令 SWI （software Interrupt）用于產生軟中斷，實現從用戶模式切換到管理模式，CPSR保存到管理模式的 SPSR 中，執行轉移到 SWI 向量。

語法格式 SWI {}   immed_24 為中斷號

棧

棧：按增長方向分為 遞增棧；遞減棧

按壓棧操作順序（sp位置）分為；滿棧和空棧

滿棧（FULL）：sp指向棧頂元素

空棧（EMPTY）：sp指向棧頂元素相鄰位置

根據棧的不同分類，將其尋址方式分為以下4種

1）滿遞減 FD（Full Descending）

2）空遞減 ED（Empty Descending）

3）滿遞增 FA（Full Asceding）

4）空遞增 EA（Empty Ascending）

習慣上大都使用滿減棧。

壓棧出棧的幾種操作方式 

　　;初始化棧 

　　mov sp, #0x40000018

MAIN

　　mov r0, #1

　　mov r1, #1

　　bl FUNC          

　　add r2, r0, r1

FUNC

　　;壓棧保護現場

　　stmfd sp!, {r0, r1}

　　mov r0, #2

　　mov r1, #4

　　sub r2, r1, r0

　　;出棧恢復現場

　　ldmfd sp!, {r0, r1}

　　mov pc, lr   

;初始化棧 

MAIN

　　mov r0, #1

　　mov r1, #1

　　bl FUNC          

　　add r2, r0, r1

FUNC

　　;壓棧保護現場

　　stmfd sp!, {r0, r1, lr}

　　mov r0, #2

　　mov r1, #4

　　sub r2, r1, r0

　　;出?；謴同F場

　　ldmfd sp!, {r0, r1, pc}   

swp r0, r1, [r2]

 ;將r0中的數據放入內存地址是r2的地址空間，同時將r2中的值放入r1寄存器

 ;處理器與內存之間進行數據交換  交換過程不會被打斷