【正文】 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) 北京大學(xué)出版社 出版 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 1 2 ARM處理器工作模式及寄存器功能 ARM尋址方式與程序框架 3 ARM指令及應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 第 3章 ARM程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 4 ARM偽指令及應(yīng)用程序設(shè)計(jì)舉例 5 ARM匯編程序設(shè)計(jì)實(shí)例 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 3 ARM處理器模式 ? 除用戶模式之外的其余 6種稱為非用戶模式 (特權(quán)模式） ? 在特權(quán)模式中，除系統(tǒng)模式之外的其余 5種又稱為異常模式 ? 不同的工作模式間可以相互切換 。 工作模式 功能 CPSR[4:0] 用戶模式（ usr） 正常的程序執(zhí)行狀態(tài) 10000 快速中斷模式（ fiq） 用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理 10001 外部中斷模式（ irq） 用于通用的中斷處理 10010 管理 模式（ svc） 操作系統(tǒng)的保護(hù)模式 10011 中止模式 (abt) 用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù) 10111 未定義指令模式 und 用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真 11011 系統(tǒng)模式（ sys） 運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù) 11111 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 4 ARM處理器的寄存器 User/System Supervisor Abort Undefined Interrupt Fast Interrupt R0 R0 R0 R0 R0 R0 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R2 R2 R2 R2 R2 R2 R3 R3 R3 R3 R3 R3 R4 R4 R4 R4 R4 R4 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R6 R6 R6 R6 R6 R6 R7 R7 R7 R7 R7 R7 R8 R8 R8 R8 R8 R8_FIQ R9 R9 R9 R9 R9 R9_FIQ R10 R10 R10 R10 R10 R10_FIQ R11 R11 R11 R11 R11 R11_FIQ R12 R12 R12 R12 R12 R12_FIQ R13 R13_SVC R13_ABORT R13_UNDEF R13_IRQ R13_FIQ R14 R14_SVC R14_ABORT R14_UNDEF R14_IRQ R14_FIQ PC PC PC PC PC PC CPSR CPSR CPSR CPSR CPSR CPSR SPSR_SVC SPSR_ABORT SPSR_UNDEF SPSR_IRQ SPSR_FIQ ? 為什么需要 R13， R14， SPSR？ 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 5 寄存器設(shè)計(jì)原則 ? 對(duì)于一個(gè)正在運(yùn)行的程序，主要包括以下內(nèi)容： – 當(dāng)前程序的位置： PC寄存器存儲(chǔ)。 – 當(dāng)前 CPU的狀態(tài)： CPSR寄存器存儲(chǔ)。 – 當(dāng)前臨時(shí)數(shù)據(jù)： R0~R12通用寄存器存儲(chǔ)（特殊情況下，部分也有特殊用途）。 ? 在運(yùn)行時(shí)，涉及到中斷切換，因此需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)： – 當(dāng)前程序的位置： R14寄存器存儲(chǔ)。 – 當(dāng)前 CPU的狀態(tài)： SPSR寄存器存儲(chǔ)。 – 當(dāng)前臨時(shí)數(shù)據(jù)：存儲(chǔ)在內(nèi)存棧中，由 R13寄存存儲(chǔ)棧首地址。 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 6 ARM的寄存器組織 :包括 R0～ R15，以及程序計(jì)數(shù)器 PC . ? R0～ R7稱為不分組寄存器； ? R8～ R12有兩組物理寄存器。 ?一組屬于快速模式 (R8_fiq～ R12_fiq） ?另一組屬于其它模式 (R8_usr~R12_usr) ； ? R13和 R14有 6組物理寄存器。 ?其中用戶模式和系統(tǒng)模式共用一組 ?寄存器 R13通常作為堆棧指針 SP (stack pointer) ?寄存器 R14常用作連接寄存器 LR（ link register） ； ? 寄存器 R15，又稱為 PC (program counter) 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 7 ARM的寄存器組織 : ? 當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 CPSR (current program status Register)，可以在任何工作模式下被訪問(wèn)； ? 程序狀態(tài)備份寄存器 SPSR (Saved Program Status Register)， 只有在異常模式下，才能被訪問(wèn) ； N Z C V Q 保 留 I F T M 4 M 3 M 2 M 1 M 03 1 3 0 2 9 2 8 2 7 2 6 02345678 1嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 8 CPSR/SPSR ? 條件標(biāo)志（ Condition Code Flags） – N = ALU計(jì)算結(jié)果為負(fù)數(shù)（ Negative result from ALU(Arithmetic Logical Unit ) flag）。 – Z = ALU計(jì)算結(jié)果為 0（ Zero result from ALU flag）。 – C = ALU計(jì)算結(jié)果進(jìn)位（ ALU operation Carried out）。 ? For an addition, including CMN, C =1 if produced a carry. ? For a subtraction, including CMP, C＝ 0 if produced a borrow. – V = ALU計(jì)算結(jié)果溢出（ ALU operation Overflowed）。 – Q＝ E DSP (preserve and restore the CPSR Q flag if an exception occurs about enhanced DSP instructions.) ? 中斷禁止位（ Interrupt Disable bits） – I = 1，關(guān) IRQ。 – F = 1，關(guān) FIQ。 ? T Bit (Architecture v4T only) – T = 0, 處理器當(dāng)前處于 ARM狀態(tài)（ Processor in ARM state） – T = 1, 處理器當(dāng)前處于 Thumb狀態(tài)（ Processor in Thumb state） 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 9 ARM指令編碼方式 – 其中， 內(nèi)的項(xiàng)是必須的， {}內(nèi)的項(xiàng)是可選的，如 opcode是指令助記符，是必須的，而 {cond}為指令執(zhí)行條件，是可選的，如果不寫(xiě)則使用默認(rèn)條件 AL（無(wú)條件執(zhí)行）。其中： – Opcode：指令助記符，如 LDR， STR 等。 – Cond：執(zhí)行條件，如 EQ， NE 等。 – S：是否影響 CPSR 寄存器的值，書(shū)寫(xiě)時(shí)影響 CPSR，否則不影響。 – Rd：目標(biāo)寄存器。 – Rn：第一個(gè)操作數(shù)的寄存器。 – operand2：第二個(gè)操作數(shù)。 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 10 ARM指令綜述 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 11 第二個(gè)操作數(shù)組成 ? 每個(gè)立即數(shù)由一個(gè) 8位的常數(shù)循環(huán)右移偶數(shù)位得到，其中循環(huán)右移的位數(shù)由一個(gè) 4位的二進(jìn)制的兩倍表示，即 immediate＝ immed_8循環(huán)右移 (2*rotate_imm)。 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 12 ARM指令的條件碼 0000 EQ Z置位 相等 /等于 0 0001 NE Z清 0 不等 0010 CS/HS C置位 進(jìn)位 /無(wú)符號(hào)高于或等于 0011 CC/LO C清 0 無(wú)進(jìn)位 /無(wú)符號(hào)低于 0100 MI N置位 負(fù)數(shù) 0101 PL N清 0 非負(fù)數(shù) 0110 VS V置位 溢出 0111 VC V清 0 無(wú)溢出 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 13 ARM指令的條件碼 (續(xù) ) 1000 HI C置位且 Z清 0 無(wú)符號(hào)高于 1001 LS C清 0或 Z置位 無(wú)符號(hào)低于或等于 1010 GE N等于 V 有符號(hào)大于或等于 1011 LT N不等于 V 有符號(hào)小于 1100 GT Z清 0且 N等于 V 有符號(hào)大于 1101 LE Z置位或 N不等于 V 有符號(hào)小于或等于 1110 AL 任何狀態(tài) 總是（ always） 1111 NV 無(wú) 從不（ never） 注： AL是默認(rèn)的， NV不建議使用。 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 1 2 ARM處理器工作模式及寄存器功能 ARM尋址方式 3 ARM指令及應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 第 3章 ARM程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 4 ARM偽指令及應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 5 ARM匯編程序設(shè)計(jì)實(shí)例 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 15 立即尋址 ? MOV R0, 0xff00 。 0xff00R0 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 16 寄存器尋址 ? MOV R1, R2 。 R2R1 ? SUB R0, R1, R2 。 R1R2R0 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 17 基地址變址尋址 ? LDR R2,[R3,0x0F] ； R2←[R3 ＋ 0x0F] ? STR R1,[R0,2] ； R1←[R0 2] ? LDR R0， [R1，＃ 4]！ ； R0←[R1 ＋ 4]、 R1←R1 ＋ 4 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 18 寄存器偏移尋址 ? MOV R0,R2,LSL 3 – 。R2的值左移 3位，結(jié)果放入 R0，即 R0=R2*8 ? ANDS R1,R1,R2,LSL R3 – 。R2的值左移 R3位，然后和 R1相與操作，結(jié)果放入R1 嵌入式 ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開(kāi)發(fā) （第 2版） 2021/6/16 北京大學(xué)出版社出版 19 寄存器間接尋址 ? LDR R1,[R2] 。 R1←[R2]