一、ARM處理器簡(jiǎn)介及RISC特點(diǎn)

1、ARM處理器簡(jiǎn)介：

　　ARM（Advanced RISC Machines）是一個(gè)32位RISC（精簡(jiǎn)指令集）處理器架構(gòu)，ARM處理器則是ARM架構(gòu)下

的微處理器。ARM處理器廣泛的使用在許多嵌入式系統(tǒng)。ARM處理器的特點(diǎn)有指令長(zhǎng)度固定，執(zhí)行效率高，低成本等。

２、RISC設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)：

　?。ǎ保┲噶罴猂ISC減少了指令集的種類，通常一個(gè)周期一條指令，采用固定長(zhǎng)度的指令格式，編譯器或

　　　　　程序員通過幾條指令完成一個(gè)復(fù)雜的操作。而CISC指令集的指令長(zhǎng)度通常不固定；

　?。ǎ玻┝魉€——RISC采用單周期指令，且指令長(zhǎng)度固定，便于流水線操作執(zhí)行；

　?。ǎ常┘拇嫫鳌猂ISC的處理器擁有更多的通用寄存器，寄存器操作較多。例如ARM處理器具有37個(gè)寄存器；

　　（４）Load/Store結(jié)構(gòu)——使用加載/存儲(chǔ)指令批量從內(nèi)存中讀寫數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率；

　?。ǎ担ぶ贩绞胶?jiǎn)化，指令長(zhǎng)度固定，指令格式和尋址方式種類減少。

二、Arm的基本數(shù)據(jù)類型：

　　雙字節(jié)（DoubleWoRd）：64位

　　字（WoRd）：在ARM體系結(jié)構(gòu)中，字的長(zhǎng)度為32位。

　　半字（Half-WoRd）：在ARM體系結(jié)構(gòu)中，半字的長(zhǎng)度為16位。

　　字節(jié)（Byte）：在ARM體系結(jié)構(gòu)中，字節(jié)的長(zhǎng)度為8位。

三、ARM處理器存儲(chǔ)格式：

　　ARM體系結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)器看作是從0地址開始的字節(jié)的線性組合。作為32位的微處理器，ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的最大尋址空間為4GB。ARM體系結(jié)構(gòu)可以用兩種方法存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)據(jù)，分別為大端模式和小端模式。

　　大端模式（高地高低）：字的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址字節(jié)單元中，字的低字節(jié)存儲(chǔ)在高地址字節(jié)單元中。

　　小端模式（高高低低）：字的高字節(jié)存儲(chǔ)在高地址字節(jié)單元中，字的低字節(jié)存儲(chǔ)在低地址字節(jié)單元中。

四、內(nèi)核的工作模式：

　　1、用戶模式（user）：正常程序執(zhí)行模式；

　　2、快速中斷模式（FIQ）：高優(yōu)先級(jí)的中斷產(chǎn)生會(huì)進(jìn)入該種模式，用于高速通道傳輸；

　　3、外部中斷模式（IRQ）：低優(yōu)先級(jí)中斷產(chǎn)生會(huì)進(jìn)入該模式，用于普通的中斷處理；

　　4、特權(quán)模式（Supervisor）：復(fù)位和軟中斷指令會(huì)進(jìn)入該模式；

　　5、數(shù)據(jù)訪問中止模式（Abort）：當(dāng)存儲(chǔ)異常時(shí)會(huì)進(jìn)入該模式；

　　6、未定義指令中止模式（Undefined）：執(zhí)行未定義指令會(huì)進(jìn)入該模式；

　　7、系統(tǒng)模式（System）：用于運(yùn)行特權(quán)級(jí)操作系統(tǒng)任務(wù)；

　　8、監(jiān)控模式（Monitor）：可以在安全模式和非安全模式之間切換；

五、ARM指令集：

１、數(shù)據(jù)操作指令：

（1）MOV　將數(shù)據(jù)從一個(gè)寄存器傳送到另一個(gè)寄存器：

　　MOV AX，2000H；將16位數(shù)據(jù)2000H傳送到AX寄存器

　　MOV AL，20H；將8位數(shù)據(jù)20H傳送到AL寄存器

　　MOV AX，BX；將BX寄存器的16位數(shù)據(jù)傳送到AX寄存器

　　MOV AL，[2000H]；將2000H單元的內(nèi)容傳送到AL寄存器

　　MOVW ?把 16 位立即數(shù)放到寄存器的底16位，高16位清0

　　MOVT ?把 16 位立即數(shù)放到寄存器的高16位，低 16位不影響

　　　movw ? ?r8, #19028 ? ?; 0x4a54

　　　movt ? ?r8, #49456 ? ?; 0xc130

　　　r8 = 0xc1304a54

（2）AND將寄存器做“邏輯與”操作后保存結(jié)果到其他寄存器

? ? ? ?AND ? R2，R1，R3 ? ? ?// ?R2 = R1 & R3

? ? ? ?ANDS ?R0，R0，#0x01 ? // ?R0 = R0 & 0x01

（3）SUB

? ? ? ?SUB ? R0，R1，R2 ? ? ?//R0 = R1 – R2

? ? ? ?SUB ? R0，R1，#256 ? ?//R0 = R1 -256

（4）ADD

? ? ? ?ADD ?R0，R1，R2 ? ? ? //R0 = R1 + R2

? ? ? ?ADD ?R0，R1，#256 ? ? //R0 = R1 + 256

? ? ? ?ADD ?R0，R2，LSL#1 ? ?//R0 = R2 + (R3 << 1)

（5）CMP比較指令

（6）BIC位清零指令

? ? ? ?BIC ?R0，R0，#0x1011 ?//清除位 0/1/3

２、乘法指令：

　　MUL ?MLA

　　MUL ?R1，R2，R3 ? ? //R1 = R2 * R3

　　MOV ?R0，#0x0A

　　MLA ?R1，R2，R3，R0 ? // R1 = R2 * R3 + 10

３、Load/Store指令：

（１）LDR從存儲(chǔ)器中將一個(gè)32位的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到目的寄存器中。

? ? ? ?LDR ?R1，[R0，#0x12] //將R0 +12地址處的數(shù)據(jù)讀出，保存到R0中；

? ? ? ?LDR ?R1，[R0，R2] ? //將R0 + R1地址的數(shù)據(jù)讀出，保存到R1中；

? ? ? ?LDR ?Rd，[Rn]，#0x04 //Rn的值用作傳輸數(shù)據(jù)的基地址，在數(shù)據(jù)傳送后，將偏移量0x04與Rn相加寫回到Rd中

　　LDR R0，[R1，LSL #3] ? ? ? ? ? ?；將存儲(chǔ)器地址為R1*8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。

　　LDR R0，[R1，R2，LSL #2] ? ?；將存儲(chǔ)器地址為R1+R2*4的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。

　　LDR R0，[R1,,R2，LSL #2]！ ?；將存儲(chǔ)器地址為R1+R2*4的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R1+R2*4的值存入R1。

（２）STR 用于將一個(gè)32bit的數(shù)據(jù)寫入到指定的內(nèi)存單元

? ? ? STR ?R0，[R1]，＃8 　　//將R0中的字?jǐn)?shù)據(jù)寫入以R1為地址的存儲(chǔ)器中，并將新地址R1＋8寫入R1。

　　STR ?R0，[R1，＃8] ? ? 　//將R0中的字?jǐn)?shù)據(jù)寫入以R1＋8為地址的存儲(chǔ)器中

　　STR ?R1, [R0] ? ?　　　　//將r1寄存器的值，傳送到地址值為r0的（存儲(chǔ)器）內(nèi)存中

４、跳轉(zhuǎn)指令：

　　B ? ?跳轉(zhuǎn)指令

　　BL ? 帶返回的連接跳轉(zhuǎn)

　　BX ? 跳轉(zhuǎn)并切換狀態(tài)

　　BLX ?帶返回的跳轉(zhuǎn)并切換狀態(tài)

５、狀態(tài)操作指令：

　　ARM指令提供了兩條如下指令，可直接控制程序狀態(tài)寄存器(只有在特權(quán)模式下才能修改狀態(tài)寄存器)：

（１）MRS： 把程序狀態(tài)寄存器的值送到一個(gè)通用寄存器中

? ? ? ?MRS ?R1, CPSR ?//將CPSR狀態(tài)寄存器讀出，保存到R1中

? ? ? ?MRS ?R2, SPSR

（２）MSR：把寄存器的內(nèi)容傳送到程序狀態(tài)寄存器

? ? ? ?MSR ?CPSR_c，#0xD3 ?//CPSR[7:0] = 0xD3切換到管理模式

? ? ? ?MSR ?CPSR_c，R3 ? ? 　//CPSR = R3

６、異常產(chǎn)生指令：

　　SWI：軟中斷指令，產(chǎn)生軟中斷，處理器進(jìn)入管理模式；

? ? ? ?　　SWI ?0 ?//產(chǎn)生軟中斷，中斷立即數(shù)為0

? ? ? ?　　SWI ?0x123456 ?//產(chǎn)生軟中斷，中斷立即數(shù)為0x123456

　　BKPT：斷點(diǎn)中斷指令，處理器產(chǎn)生軟件中斷；

?　　　　產(chǎn)生一個(gè)預(yù)取異常，用來設(shè)置軟件斷點(diǎn)；

六、ARM指令的尋址方式：

１、立即數(shù)尋址：

　　MOV ?R0，#0 ? ? ? ? ?//送0到R0中

　　ADD ?R3，R3，#1 ? ? ?//R3的值加1

　　CMP ?R7，#1000 ? ? ? //R7的值和1000比較

　　BIC ? R9，R8，#0xff00 ?//將R8中8~15位清0，結(jié)果保存在R9中

２、寄存器尋址：

　　寄存器的值可以被直接用于數(shù)據(jù)操作指令

　　　MOV ?R2，R0 ? ? ?//R0的值送R2

　　　ADD ?R4，R3，R2 ?//R4 = R2 + R3

　　　CMP ?R7，R8 ? ? ?//比較R7和R8的值

３、寄存器移位尋址：

　　預(yù)處理和移位發(fā)生在同一周期內(nèi)，有效使用移位寄存器，可以提供代碼執(zhí)行效率；

　　　ADD ?R2，R0，R1，LSR ?#5

　　　MOV ?R1，R0，LSL ?#2

　　　RSB ?R9，R5，R5，LSL ?#1

　　　SUB ?R1，R2，R0，LSR ?#4

４、寄存器間接尋址：

　　LDR ?R1，[R2] ?//將R2的數(shù)值作為地址，取出地址中的數(shù)據(jù)保存到R1中

　　STR ?R1，[R2] ?//將R2數(shù)值作為地址，取出R1中的值存入R2所指向的地址

５、基址變址尋址：

　　基址變址是將基址寄存器的內(nèi)容與指令中給出的偏移量相加，形成操作數(shù)的有效地址；

　　基址變址尋址常用于查表、數(shù)組操作、訪問基址附近的存儲(chǔ)單元等。

　　　LDR ?R1，[ R0，#0xf ] ?//將R0的數(shù)值加0x0f作為地址，取出此地址的數(shù)值保存到R1

　　　STR ?R1，[R0，#-2] ? //將R0的數(shù)值減2作為地址，將R1中的內(nèi)容保存到此地址中

　　　STR ?R1，[R0，+R2] ? //將R0的值加上R2的值作為地址，把R1的內(nèi)容保存到該地址

６、多寄存器尋址/塊拷貝尋址：

　　批量Load、Store指令將一片連續(xù)的內(nèi)存單元數(shù)據(jù)加載到通用寄存器組中，或?qū)⒁唤M通用寄存器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

到內(nèi)存單元中：

　　　　IA ：后遞增方式

　　　　IB ：先遞增方式

　　　　DA：后遞減方式

　　　　DB：先遞減方式

塊拷貝尋址指令：

? ? ?　　 ?STMIA ?

? ? ? 　 　STMIB

７、相對(duì)尋址：

　　BL ?FUN1 ? ? //調(diào)用到FUN1的子程序

　　B ? LOOP ? ? //條件跳轉(zhuǎn)到LOOP標(biāo)號(hào)處

　　STMDA

　　STMDB

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