《ARM7TDMI指令系统》PPT课件
第3章ARM7TDMI(-S)指令系统1整理ppt1.ARM程序的文件类型：uuC C程序程序：ARM开发中大部分程序使用C语言编写，文件类型为“* *.C.C”；uu汇编程序汇编程序：涉及到硬件底层操作的代码有时必须使用汇编语言编写，文件类型为“* *.S.S”。2.为什么学习ARM指令系统：uu操作系统移植操作系统移植uu编写启动代码编写启动代码uu方便程序调试方便程序调试前言2整理ppt1. ARM处理器的寻址方式；2. ARM指令的特点；3. ARM指令的种类，它能完成哪些功能。本章学习重点3整理ppt目录q1.ARM处理器寻址方式q2.指令集介绍ARM指令集Thumb指令集4整理ppt目录q1.ARM处理器寻址方式q2.指令集介绍ARM指令集Thumb指令集5整理ppt第3章 ARM7TDMI(-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。 6整理ppt第3章 ARM7TDMI(-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7整理ppt3.1 ARM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.寄存器寻址；2.立即寻址；3.寄存器移位寻址；4.寄存器间接寻址；5.基址寻址；6.多寄存器寻址；7.堆栈寻址；8.相对寻址。8整理ppt 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： MOV R1,R2;将R2的值存入R1SUB R0,R1,R2;将R1的值减去R2的值，结果保存到R00 xAA0 x55R2R13.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类寄存器寻址MOV R1,R20 xAA9整理ppt 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,#0 xFF000;将立即数0 xFF000装入R0寄存器0 x55R0MOVR0,#0 xFF00程序存储3.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类立即寻址MOV R0,#0 xFF000 xFF00从代码中获得数据10整理ppt 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=R28ANDSR1,R1,R2,LSL R3;R2的值左移R3位，然后和R1相;“与”操作，结果放入R10 x55R0R20 x013.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类寄存器移位寻址MOV R0,R2,LSL #30 x080 x08逻辑左移3位11整理ppt 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SWPR1,R1,R2;将寄存器R1的值和R2指定的存储;单元的内容交换0 x55R0R2 0 x400000000 xAA0 x400000003.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类寄存器间接寻址LDR R0,R20 xAA12整理ppt 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,#0 x0C ;读取R3+0 x0C地址上的存储单元;的内容，放入R2STRR1,R0,#-4! ;先R0=R0-4，然后把R1的值寄存;到保存到R0指定的存储单元3.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类基址寻址0 x55R2R3 0 x400000000 xAA0 x4000000CLDR R2,R3,#0 x0C0 xAA将R3+0 x0C作为地址装载数据13整理ppt 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-R7,R12 ;将R1指向的单元中的数据读出到;R2R7、R12中(R1自动加1)STMIAR0!,R2-R7,R12 ;将寄存器R2R7、R12的值保;存到R0指向的存储;单元中;(R0自动加1)0 x40000000R1R20 x?0 x010 x400000000 x?R3R40 x?R60 x?0 x020 x030 x040 x400000040 x400000080 x4000000C存储器3.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类多寄存器寻址LDMIA R1!,R2-R4,R6 0 x010 x020 x030 x040 x4000001014整理ppt 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3.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类堆栈寻址15整理ppt3.1 ARM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0 x123456780 x12345678堆栈压栈堆栈压栈16整理ppt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。 3.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类堆栈寻址0 x123456780 x12345678栈顶SP0 x12345678栈顶SP压栈压栈17整理ppt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，堆栈指针向堆栈下的第一个空位置。指令如LDMED、STMED等。 3.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类堆栈寻址18整理ppt 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.SUBR1.3.1 ARM处理器寻址方式寻址方式分类相对寻址19整理ppt1. ARM处理器的寻址方式 8种寻址方式；2. ARM指令的特点；3. ARM指令的种类，它能完成哪些功能。本章学习重点20整理ppt目录q1.ARM处理器寻址方式q2.指令集介绍ARM指令集Thumb指令集21整理ppt简单的ARM程序;文件名：TEST1.S;功能：实现两个寄存器相加;说明：使用ARMulate软件仿真调试AREAExample1,CODE,READONLY ;声明代码段Example1ENTRY;标识程序入口CODE32;声明32位ARM指令STARTMOVR0,#0;设置参数MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序ADD_SUBBLOOP;跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1;R0=R0+R1MOVPC,LR;子程序返回END;文件结束使用“；”进行注释标号顶格写实际代码段声明文件结束22整理ppt;文件名：TEST1.S;功能：实现两个寄存器相加;说明：使用ARMulate软件仿真调试AREAExample1,CODE,READONLY ;声明代码段Example1ENTRY;标识程序入口CODE32;声明32位ARM指令STARTMOVR0,#0;设置参数MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序ADD_SUBBLOOP;跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1;R0=R0+R1MOVPC,LR;子程序返回END;文件结束简单的ARM程序23整理ppt目录q1.ARM处理器寻址方式q2.指令集介绍ARM指令集Thumb指令集24整理pptARM指令小节目录1.指令格式2.条件码3.ARM指令25整理pptARM指令小节目录1.指令格式2.条件码3.ARM指令26整理ppt ARM指令的基本格式如下：3.2 指令集介绍ARM指令集指令格式 S , 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；27整理pptARM指令小节目录1.指令格式2.条件码3.ARM指令28整理ppt ARM指令的基本格式如下：3.2 指令集介绍ARM指令集条件码 S , 使用条件码“cond”可以实现高效的逻辑操作，提高代码效率。 绝大部分的ARM指令都可以条件执行，而Thumb指令只有B（跳转）指令具有条件执行 功能。如果指令不标明条件代码，将默认为无条件（AL）执行。29整理ppt操作码条件助记符标志含义0000EQZ=1相等0001NEZ=0不相等0010CS/HSC=1无符号数大于或等于0011CC/LOC=0无符号数小于0100MIN=1负数0101PLN=0正数或零0110VSV=1溢出0111VCV=0没有溢出1000HIC=1,Z=0无符号数大于1001LSC=0,Z=1无符号数小于或等于1010GEN=V有符号数大于或等于 1011LTN!=V有符号数小于 1100GTZ=0,N=V有符号数大于 1101LEZ=1,N!=V有符号数小于或等于 1110AL任何无条件执行 (指令默认条件) 1111NV任何从不执行(不要使用) 指令条件码表30整理ppt3.2 指令集介绍ARM指令集条件码C代码：if(ab)a+;elseb+;对应的汇编代码：CMPR0,R1 ;R0与R1比较ADDHI R0,R0,#1;若R0R1，则R0=R0+1ADDLS R1,R1,#1;若R0R1，则R1=R1+1示例：31整理ppt1. ARM处理器的寻址方式 8种寻址方式；2. ARM指令的特点可条件执行、可选择影响标志位3. ARM指令的种类，它能完成哪些功能。本章学习重点32整理pptARM指令种类1.存储器访问指令2.数据处理指令3.乘法指令4.ARM分支指令5.协处理器指令6.杂项指令7.伪指令33整理ppt 为什么要掌握部分常用ARM指令？uu熟悉熟悉ARMARM体系结构：体系结构：通过指令的学习可以更深入的了解ARM硬件结构的特点；uu修改启动代码：修改启动代码：启动代码为了满足大部分系统的顺利运行，通常将系统硬件配置在最低性能，通过调整启动代码中的参数使其更适合自己的硬件系统；uu调试程序：调试程序：通过观察反汇编代
