ARM9指令系统常用指令

一.ARM指令助记符格式

<opcode>{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>

1.{<cond>}
决定指令执行的条件域，即根据CPSR中的标志位的值执行指令
CMP R0,R1 ;R0与R1比较
ADDHI R0,R0,#1 ;若R0>R1，则R0=R0+1
ADDLS R1,R1,#1 ;若R0≤R1，则R1=R1+1

2.{S}
决定指令执行是否影响CPSR寄存器(程序状态寄存器)的值

以上两条可组成操作如：ADDEQS —-> <ADD>{<EQ>}{S}

3.<Rd>
目的寄存器

4.<Rn>
第一个操作数，为寄存器

5.<op2>
第二个操作数，具有如下形式：
(1) #immed_8r:常数表达式
(2) RM:寄存器方式
(3) RM,shift:寄存器移位方式

指令示例：ADDEQS R1,R2,#5

二.常用指令

1.MOV{<cond>}{S} <Rd>, <op1>
功能:Rd<-op1

MOV R0,#5  ;R0=5
MOV R0,R1  ;R0=R1
MOV R0,R1,LSL #5   ;R0=R1左移5位

2.MVN{<cond>}{S} <Rd>,<op1>
功能：Rd<-op1按位取反，即Rd=!op1

MVN R0,#0  ;R0=-1

3.ADD{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能：Rd<-Rn+op2

ADD R0,R1,R2   ;R0=R1+R2
ADD R0,R1,R2,LSL #5   ;R0=R1+R2左移5位

4.ADC{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能:Rd<-Rn+op2+carry，用于实现32位的数的加法

;第一个64位操作数存放在寄存器R3 R2内,
;第二个64位操作数存放在寄存器R5 R4内
;64位结果存放在R1 R0内
ADDS R0,R2,R4  ;低32位相加，S表示结果影响标志位的值
ADC R1,R3,R5  ;高32位相加

5.SUB{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能:Rd<-Rn-op2

SUB R0,R1,#5  ;R0=R1-5

6.SBC{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能:Rd<-Rn-op2-!carry，由于借位需清除进位标志，因此需要执行非操作

;第一个64位操作数存放在寄存器R3 R2内,
;第二个64位操作数存放在寄存器R5 R4内
;64位结果存放在R1 R0内
SUBS R0,R2,R4  ;低32位相减
SBC R1,R3,R5  ;高32位相减

7.RSB{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能:同SUB指令，但倒换了两操作数的前后位置，即Rd<-op2-Rn

RSB R0,R1,#5    ;R0=5-R1

8.RSC{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能：同SBC指令，但倒换了两操作数的前后位置，即Rd<-op2-Rn-!carry

;第一个64位操作数存放在寄存器R3 R2内,
;第二个64位操作数存放在寄存器R5 R4内
;64位结果存放在R1 R0内
SUBS R0,R4,R2  ;低32位相减
RSC R1,R5,R3  ;高32位相减

9.逻辑与/逻辑或/逻辑异或指令

AND{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能：Rd<-Rn AND OP2

ORR{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能：Rd<-Rn OR op2

EOR{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
功能：Rd<-Rn EOR op2

AND R0,R0,#5
ORR R0,R0,#5  
EOR R0,R0,#5

10. 位清除/乘法/乘加指令

• BIC 位清除指令
  BIC{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>
  功能：Rd<-Rn AND (!op2)，用于清除Rn中的某些位并将结果放入目的寄存器Rd内
  例：BIC R0,R0,#5
• MUL 32位乘法指令
  MUL{<cond>}{S} <Rd>,<Rm>,<Rs>
  功能：Rd<-Rm*Rs
• MLA 32位乘加指令
  MLA{<cond>}{S} <Rd>,<Rm>,<Rs>,<Rn>
  功能：Rd<-Rm*Rs+Rn
• SMULL 64位有符号数乘法指令
  SMULL{<cond>}{S} <Rdl>,<Rdh>,<Rm>,<Rs>
  功能：Rdh Rdl<-Rm*Rs，Rm、Rs为32位有符号数
  例：
  SMULL R0,R1,R2,R3
  ;R0=R2*R3的低32位
  ;R1=R2*R3的高32位
• SMLAL 64位有符号数乘加指令
  SMALAL{<cond>}{S} <Rdl>,<Rdh>,<Rm>,<Rs>
  功能：Rdh Rdl<-Rm*Rs+Rdh Rdl
  例:
  SMLAL R0,R1,R2,R3
  ;R0=R2*R3的低32位+R0
  ;R1=R2*R3的高32位+R1
• UMULL 64位无符号数乘法指令
  类似SMULL
• UMLAL 64位无符号数乘加指令
  类似SMLAL

11.CMP{<cond>} <Rn>,<op2>
功能：进行Rn-op2的减法运算，由结果更新CPSR中标志位的值

CMP R0,#5
ADDGT R0,R0,#5  ;若R0>5则执行ADDGT指令

12.CMN{<cond>} <Rn>,<op2>
功能：同CMP指令，但Rn的值是和op2取负的值比较:Rn-(-op2)

CMN R0,#5  ;把R0与-5进行比较

13.TST{<cond>} <Rn>,<op2>
功能：Rn AND op2，检查寄存器Rn是否设置了op2中相应的位

TST R0,#5   ;测试R0中第0位与第2位是否为1

14.TEQ{<cond>} <Rn>,<op2>
功能：Rn EOR op2，检查寄存器Rn的值是否与op2相等

TEQ R0,#5 ;判断R0的值是否与5相等

15.分支指令

• B跳转指令(Branch)
  B{<cond>} <target_address>
  功能：PC<-PC+指令中24位有符号数左移两位，<target_address>是相对当前PC(寄存器R15)值的一个偏移量，为24为有符号数
  目标地址:24位值有符号扩展为32位后左移两位(即乘4)+PC值
  例1：
  B exit ;程序跳转到标号exit处
  …
  exit
  …
  例2：执行10次循环
  MOV R0,#10
  loop
  …
  SUBS R0,#1
  BNE loop ;若R0≠0，重复循环
• BL带返回的跳转指令(Branch with Link)
  BL{<cond>} <target_address>
  功能：子程序调用，在执行跳转的同时，还将子程序的返回地址保存到LR寄存器(R14)内
  例1：调用子程序func
  BL func
  …
  func
  …
  MOV R15,R14 ;子程序返回，R15:PC
  例2：条件子程序调用
  CMP R0,#5
  BLLT SUB1
  BLGE SUB2 ;若R0<5则调用SUB1,否则调用SUB2
• BX带状态切换的跳转指令
  略
• BLX 带返回和状态切换的跳转指令
  略

16.ARM存储器访问指令(寄存器与内存之间的数据传送 )

• LDR字数据加载指令
  LDR{<cond>} <Rd>,<addr>
  功能：(1)Rd<-addr所表示的内存地址内的字数据
  (2)基址寄存器<-合成的有效地址
  addr可取的值：
  Rn:基址寄存器
  Rm:变址寄存器
  Index:偏移量，12位的无符号数

• LDRB 字节数据加载指令
  LDR{<cond>}B <Rd>,<addr>
  功能：类似LDR指令，偏移量为8位无符号数
  (1)Rd<-addr地址内8位的字节数据
  (2)Rd的高24位清0
  例：LDRB R0,[R1] ;将内存中起始地址为R1的一个字节数据装入R0中
• LDRH 半字数据加载指令
• LDRT 用户模式的字数据加载指令
• LDRBT 用户模式的字节数据加载指令
• LDRSB 有符号的字节数据加载指令
• LDRSH 有符号的半字数据加载指令
• STR 字数据存储指令
  STR{<cond>} <Rd>,<addr>
  功能：(1)addr内存地址<-寄存器Rd字数据(32位)
  (2)基址寄存器<-合成的有效地址
  寻址方式与LDR指令
  例：
  R1=0x40003000 R0=0x1A27E4F3
  STR R0, [R1, #4] !
  (1)存储器地址=R1+#4=0x40003004
  (2)R0→[0x40003004]= 0x1A27E4F3
  (3)修改R1 R1+#4→ R1= 0x40003004
• STRB 字节数据存储指令
• STRH 半字数据存储指令
• STRT 用户模式的字数据存储指令
• STRBT 用户模式的字节数据存储指令

• LDM 批量数据加载指令
  LDM{<cond>}{<type>} <Rn> {!},<regs> {^}
  功能：连续存储单元的字数据→寄存器(多个)
  数据单位：字
  用途：一般用于数据块读出、数据出栈
  格式说明：
  1.type字段种类：8种。

1. Rn：基址寄存器，其值是内存单元的起始地址。一般不使用为R15。
2. Regs：寄存器列表，从最低序号寄存器开始处理，与书写顺序无关。
3. !后缀：指令执行完毕后，将最后的地址写入基址寄存器。
4. ^后缀：当regs中不包含PC时，该后缀用于指示指令所用的寄存器为用户模 式下的寄存器。否则，指示指令执行时，SPSR →CPSR。

• STM 批量数据存储指令
  STM {<cond>}{<type>} <Rn> {!},<regs> {^}
  功能：连续的内存单元←寄存器列表的值（字数据）
  用途：一般用于数据块写入、数据的入栈。
  Rn：基址寄存器，其值为内存单元的起始地址。
  Regs：寄存器列表，包括所有当前模式下可见的寄存器。
  其他参数用法同LDM指令。
  例：
  STMEA R13!,{R0-R12,PC}
  ;将寄存器R0~R12以及PC的值保存到R13指示的堆栈中

17.交换指令

• SWP 字数据交换指令
  SWP {<cond>} <Rd>,<Rm>,[<Rn>]
  功能：Rd = [Rn]
  [Rn] = RM
  例：SWP R0,R1,[R2]; R0<-[R2]字数据，[R2]<-R1字数据
• SWPB 字节数据交换指令

18.ARM软件中断指令

ARM处理器支持两条异常中断指令：
(1)软件中断指令SWI
(2)断点中断指令BKPT

19.程序状态寄存器指令(状态寄存器和通用寄存器间传送数据)

• MRS{<cond>} <Rd>,CPSR
MRS{<cond>} <Rd>,SPSR
  功能：CPSR/SPSR->Rd
  例：MRS R0,CPSR; CPSR->R0
• MSR{<cond>} CPSR/SPSR_<field>,<op1>
  功能：CPSR/SPSR_field<-op1
  例：MSR CPRS_f,R0 ;R0->CPRS (只修改条件域)
  MSR CPSR_fsxc,#5 ;#5->CPRS