中国矿业大学嵌入式课件4资料讲解.ppt
《中国矿业大学嵌入式课件4资料讲解.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中国矿业大学嵌入式课件4资料讲解.ppt(128页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、中国矿业大学嵌入式课件中国矿业大学嵌入式课件4 4ARM指令长度概述nARM指令长度n指令集可以是以下任一种n32 bits 长(ARM状态)n16 bits 长(Thumb 状态)nARM支持3种数据类型n字节(8-bit)n半字(16-bit)n字(32-bit)n字必须被排成4个字节边界对齐,半字必须被排列成2个字节边界对齐n向后兼容:新版本增加指令,并保持指令向后兼容;nLoad-store 结构*uload/store 从存储器中读某个值,操作完后再将其放回存储器中u只对存放在寄存器的数据进行处理u对于存储器中的数据,只能使用load/store指令进行存取ARM指令长度概述q1.A
2、RM处理器寻址方式q2.ARM指令集ARM指令系统n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。ARM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。2.6.1 ARM处理器基本寻址方式n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
3、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.块拷贝寻址;9.相对寻址。51寻址:位寻址 直接寻址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R1 SUB R0,R1,R2 ;将R1的值减去R2的值,结果保存到R0 0 xAA0 x55R2R12.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类寄存器寻址MOV R1,R20 xAA立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部分即是操
4、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 x55R0MOV R0,#0 xFF00程序存储2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类立即寻址MOV R0,#0 xFF000 xFF00从代码中获得数据寄存器移位寻址是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:
5、MOVR0,R2,LSL#3 ;R2的值左移3位,结果放入R0,;即是R0=R28 ANDSR1,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 x012.6.1 ARM处理器寻址方式n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
6、和R2指定的存储;单元的内容交换 0 x55R0R2 0 x400000000 xAA0 x400000002.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类寄存器间接寻址LDR R0,R20 xAA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(4K)相加/减,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。寄存器间接寻址是偏移量为0的基址加偏移寻址。基址寻址指令举例如下(前索引寻址):LDRR2,R3,#0 x0C ;读取R3+0 x0C地址上的存储单元 ;的内容,放入R2 STRR1,R0,#-4!;先R0=R0-4,然后把R0的值寄
7、存 ;到保存到R1指定的存储单元 2.6.1 ARM处理器寻址方式n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 基址寻址指令举例如下:LDRR0,R1,#4 ;R0=R1,R1 R1 4 ;后索引基址寻址 ;ARM这种自动索引机制不消耗额外的时间LDR R0,R1,R2 ;R0=R1+R2 ;前索引基址寻址2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类基址寻址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
8、下:LDMIAR1!,R2-R7,R12 ;将R1指向的单元中的数据读出到 ;R2R7、R12中STMIAR0!,R2-R7,R12 ;将寄存器R2R7、R12的值保 ;存到R0指向的存储;单元中0 x40000000R1R20 x?0 x010 x400000000 x?R3R40 x?R60 x?0 x020 x030 x040 x400000040 x400000080 x4000000C存储器2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类多寄存器寻址LDR R1!,R2-R4,R6 0 x010 x020 x030 x040 x40000010堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区,操作
9、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2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类堆栈寻址2.6.1 ARM处理器寻址方式n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。
10、2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类堆栈寻址0 x123456780 x12345678栈顶SP0 x12345678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,堆栈指针向堆栈下的第一个空位置。指令如LDMED、STMED等。2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类堆栈寻址多寄存器传
11、送指令用于将一块数据从存储器的某一位置拷贝到另一位置。如:STMIAR0!,R1-R7;将R1R7的数据保存到存储器中。;存储指针R0在保存第一个值之后增加,;增长方向为向上增长。STMIBR0!,R1-R7;将R1R7的数据保存到存储器中。;存储指针R0在保存第一个值之前增加,;增长方向为向上增长。2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类块复制寻址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.LOOP
12、MOVR6,#1.SUBR1.2.6.1 ARM处理器寻址方式n寻址方式分类相对寻址q1.ARM处理器寻址方式q2.ARM指令集2.6.2 ARM指令集指令集n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Example1 ENTRY ;标识程序入口 CODE32 ;声明32位ARM指令START MOVR0,#0 ;设置参数 MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序ADD_SUB BLOOP ;跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1
13、 ;R0=R0+R1 MOVPC,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n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Example1 ENTRY ;标识程序入口 CODE32 ;声明32位ARM指令START MOVR0,#0 ;设置参数 MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序ADD_SUB BLOOP ;跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1 ;R0=R0+R1 MOVPC,
14、LR ;子程序返回 END ;文件结束 2.6.2 ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.杂项指令8.伪指令1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.杂项指令8.伪指令ARM指令集ARM是三地址指令格式,指令的基本格式如下:1 ARM指令格式nARM指令集基本指令格式 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;
15、指令语法目标寄存器(Rd)源寄存器1(Rn)源寄存器2(Rm)ADD r3,r1,r2r3r1r2例:1 ARM指令格式n ARM指令集指令格式ARM指令的基本格式如下:1 ARM指令格式nARM指令集第2个操作数 S ,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;1 ARM指令格式nARM指令集第2个操作数#immed_8r常数表达式该常数必须对应8位位图,即一个8位的常数通过循环右移偶数位得到。循环右移10位0 x120 0 0 1 0 0 1 00 x000 0 0 0 0 0
16、0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x801 0 0 0 0 0 0 00 x040 0 0 0 0 1 0 08位常数1 ARM指令格式nARM指令集第2个操作数#immed_8r常数表达式该常数必须对应8位位图,即一个8位的常数通过循环右移偶数位得到。例如:ANDR1,R2,#0 x0F1 ARM指令格式nARM指令集第2个操作数Rm寄存器方式在寄存器方式下,操作数即为寄存器的数值。例如:SUBR1,R1,R21 ARM指令格式nARM指令集第2个操作数Rm
17、,shift寄存器移位方式将寄存器的移位结果作为操作数(移位操作不消耗额外的时间),但Rm值保持不变,移位方法如下:操作码说明操作码说明ASR#n算术右移n位ROR#n循环右移n位LSL#n逻辑左移n位RRX带扩展的循环右移1位LSR#n逻辑右移n位Type RsType为移位的一种类型,Rs为偏移量寄存器,低8位有效。n 桶形移位器ALU桶形移位器Rd结果N预处理未预处理RmRn1 ARM指令格式n 桶形移位器操作助记符说明移位操作结果Y值LSL逻辑左移x LSL yxy#1-32 or RsASR算术右移x ASR y(signed)xY#1-32 or RsROR循环右移x ROR y(
18、unsigned)xy|(x32-y)#1-32 or RsRRX扩展的循环右移x RRX y(c flag1)none1 ARM指令格式1 ARM指令格式nARM指令集第2个操作数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:C1 ARM指令格式nARM指令集第2个操作数Rm,shift寄存器移位方式例如:ADDR1,R1,R1,LSL#3;R1=R1+R1R3ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.杂项指令8.伪指令ARM指令的基本格式如下:2 条件码nARM指令集条件码 S ,使用条件码“
19、cond”可以实现高效的逻辑操作(节省跳转和条件语句),提高代码效率。所有的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。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
20、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nARM指令集条件码C代码:If(a b)a+;Elseb+;对应的汇编代码:CMPR0,R1 ;R0(a)与R1(b)比较ADDHI R0,R0,#1 ;若R0R1,则R0=R0+1ADDLS R1,R1,#1 ;若R0R1,则R1=R1+1示例:2 条件码2.6.2 ARM指令集1.指令格式2.条件码3.存储器访问指令4.数据处理指令5.乘法指令6.ARM分支指令7.杂项指令8.伪指令3 Load/Store指
21、令nARM指令集存储器访问指令ARM处理器是典型的RISC处理器,对存储器的访问只能使用加载和存储指令实现。RAM存储空间及I/O映射空间统一编址,除对RAM操作以外,对外围IO、程序数据的访问均要通过加载/存储指令进行。加载(Load):存储器中的数据传送到寄存器;存储(Store):寄存器中的数据传送到存储器;存储器访问指令分为单寄存器操作指令、多寄存器操作指令、交换指令。助记符说明操作条件码位置LDR Rd,addressing 加载字数据Rdaddressing,addressing索引LDRcondLDRB Rd,addressing 加载无符号字节数据Rdaddressing,ad
22、dressing索引LDRcondBLDRT Rd,addressing以用户模式加载字数据Rdaddressing,addressing索引LDRcondTLDRBT Rd,addressing 以用户模式加载无符号字节数据Rdaddressing,addressing索引LDRcondBTLDRH Rd,addressing 加载无符号半字数据Rdaddressing,addressing索引LDRcondHLDRSB Rd,addressing 加载有符号字节数据Rdaddressing,addressing索引LDRcondSBLDRSH Rd,addressing加载有符号半字数据
23、Rdaddressing,addressing索引 LDRcondSH ARM存储器访问指令单寄存器加载助记符说明操作条件码位置STR Rd,addressing 存储字数据addressingRd,addressing索引STRcondSTRB Rd,addressing 存储字节数据addressingRd,addressing索引STRcondBSTRT Rd,addressing 以用户模式存储字数据addressingRd,addressing索引STRcondTSTRBT Rd,addressing 以用户模式存储字节数据addressingRd,addressing索引STRco
24、ndBTSTRH Rd,addressing 存储半字数据addressing Rd,addressing索引STRcondHARM存储器访问指令单寄存器存储LDR/STR指令用于对内存变量的访问、内存缓冲区数据的访问、查表、外围部件的控制操作等。若使用LDR指令加载数据到PC寄存器,则实现程序跳转功能,这样也就实现了程序散转。ARM存储器访问指令单寄存器存储从寻址方式的地址计算方法分,加载/存储指令有以下4种格式:零偏移。如:LDR Rd,Rn 前索引偏移。如:LDR Rd,Rn,#0 x04!程序相对偏移。如:LDR Rd,labe1 后索引偏移。如:LDR Rd,Rn,#-0 x04注意
25、:必须保证字数据操作的地址是32位对齐的。ARM存储器访问指令单寄存器存储LDR/STR指令寻址非常灵活,它由两部分组成,其中一部分为一个基址寄存器,可以为任一个通用寄存器;另一部分为一个地址偏移量。地址偏移量有以下3种格式:立即数。立即数可以是一个无符号的数值。这个数据可以加到基址寄存器,也可以从基址寄存器中减去这个数值。如:LDR R1,R0,#0 x12;R1-R0+0 x12寄存器。寄存器中的数值可以加到基址寄存器,也可以从基址寄存器中减去这个数值。如:LDR R1,R0,R2 ;R1-R0+R2 LDR R1,R0,-R2 ;R1-R0-R2寄存器及移位常数。寄存器移位后的值可以加到
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中国 矿业大学 嵌入式 课件 资料 讲解
限制150内